[发明专利]全覆盖式岩体不连续面提取与间距计算方法及系统

说明书

本发明提供了一种全覆盖式岩体不连续面提取与间距计算方法及系统，获取以线状形态出露的裂隙图像数据以及以面状形态出露的裂隙图像数据；根据以线状形态出露的裂隙图像数据，得到拟合的线状不连续面；根据以面状形态出露的裂隙图像数据，得到面状的不连续面；根据得到的线状不连续面和面状的不连续面，得到不连续面间距；本发明将岩体不连续面划分为以面状出露和迹线出露的两种不连续面，通过智能识别重构，提取裂隙，并将图像转化为裂隙特征点，通过算法提取不连续面，并计算其间距，实现了对不连续分布的表征。

技术领域

本发明涉及岩体不连续面分析技术领域，特别涉及一种全覆盖式岩体不连续面提取与间距计算方法及系统。

背景技术

本部分的陈述仅仅是提供了与本发明相关的背景技术，并不必然构成现有技术。

岩体节理面包括节理、断层、层理面等，节理面特性(即间距、持久性、粗糙度、填充、风化和水的存在)的存在对岩体的力学行为和渗透性有重要的影响。目前研究中岩体不连续面间距提取的研究较少，但不连续面间距大小对岩体不连续性影响很大，同样的不连续面尺寸，不同的分布状态对工程施工的影响程度不同。传统方法利用卷尺指南针等对岩体节理面的表征，尤其是节理间距的获取耗费巨大的时间和精力，且效率低下，随着超埋深隧道的开挖，人工测量不连续面受到越来越多条件的限制。

发明人发现，现有方案大多通过三维点云获取岩体不连续面，但该方法需要数据量大，对解算设备要求较高，而且三维点云缺乏RGB数值，对岩体裂隙表征程度较差；另一方面，隧道掌子面或边坡岩体的不连续面不仅以迹线形态出露的裂隙，还存在以面状形态出露的裂隙，单纯以一种裂隙进行表征，模型的适应性较差，进而导致表征结果准确性较差。

发明内容

为了解决现有技术的不足，本发明提供了一种全覆盖式岩体不连续面提取与间距计算方法及系统，将岩体不连续面划分为以面状出露和迹线出露的两种不连续面，通过智能识别重构，提取裂隙，并将图像转化为裂隙特征点，通过算法提取不连续面，并计算其间距，实现了对不连续分布的表征。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

本发明第一方面提供了一种全覆盖式岩体不连续面提取与间距计算方法。

一种全覆盖式岩体不连续面提取与间距计算方法，包括以下过程：

获取以线状形态出露的裂隙图像数据以及以面状形态出露的裂隙图像数据；

根据以线状形态出露的裂隙图像数据，结合语义分割模型，得到岩体裂隙识别结果图，将岩体裂隙识别结果图中裂隙像素与原图对应的像素进行替换，得到裂隙识别结果融合图，根据裂隙识别结果融合图，进行岩体裂隙三维重构，根据三维重构结果，提取裂隙点三维坐标，将裂隙特征点利用随机凸多边形拟合算法进行拟合，得到拟合的线状不连续面；

根据以面状形态出露的裂隙图像数据，利用神经网络模型进行裂隙识别结果，通过重构算法获取出露不连续面的特征点，依次进行共面参数计算、拟合平面、平面生成和共面性检验后，得到面状的不连续面；

根据得到的线状不连续面和面状的不连续面，得到不连续面间距。

作为可选的一种实现方式，将裂隙识别结果融合图作为三维重构算法的输入，依次经过特征点提取、特征点匹配、匹配优化、三角化、位姿估计和BA优化后进行稀疏建模，经过深度图估计和优化，得到稠密建模的三维重构结果。

作为可选的一种实现方式，利用融合图中裂隙特征点RGB数值不同，提取裂隙特征点，获取裂隙特征点的三维坐标。

作为可选的一种实现方式，锁定不连续面上一点，通过KNN算法按照搜索函数和欧式距离搜索附近特征点，命名为Q_i，得到k个临近特征点后，利用PCA算法对聚类平面进行检测，获取平面法向量(a,b,c)以及特征值(λ₁,λ₂,λ₃)，定义偏差参数