[发明专利]一种基于八叉树算法的分形维数计算方法及装置

说明书

本发明公开了一种基于八叉树算法的分形维数计算方法及装置，结合三维扫描仪进行分形计算表征，具备提供裂缝几何结构和缝网之间的空间关系的细节和能力，同时采用基于八叉树算法的点云直接处理方法，三维点云可有效、真实地表征三维立体空间内的岩石破裂形态，对其进行的三维八叉树分形计算方法也确保所有计算步骤的准确性，最终的线性拟合的相关系数非常高，同时分形维数反映岩石破裂裂缝网络的复杂程度和其扩展的总面积。而且线性拟合的截距与扩展面积之间存在对数正相关关系，因此，分形维数指标和截距指标直接用于缝网形成效果的评价指标，可实现各种尺度和领域快速、准确地计算分形维数。

技术领域

本发明涉及地质研究技术领域，尤其涉及一种基于八叉树算法的分形维数计算方法及装置。

背景技术

岩石断裂表面(比如节理、弱面和断层)的几何形状是分形的，岩石断裂过程中的声发射事件震中分布具有分形特征，地下储层的裂缝网络分布特征和人工压裂后的裂缝形态也都具有一定的分形特性。因此，分形理论是一种计算与岩石相关的断裂特征非常有效的方法。

因此，需要一种用于估算与岩石破裂特征相关的真实分形维数的表征方法来有效表征大尺度物模的缝网分布特征。

发明内容

本发明通过提供一种基于八叉树算法的分形维数计算方法及装置，实现了能够有效表征大尺度物模的缝网分布特征的技术效果。

本发明提供了一种基于八叉树算法的分形维数计算方法，包括：

获得物模缝网的点云数据；

将所述点云数据进行特征拼接，得到拼合后的点云数据；

根据所述拼合后的点云数据进行网格建模，得到3D模型；

将所述3D模型推送到点云指针，构建八叉树；

通过预设的迭代次数进行所述八叉树的结构递归和领域搜索计算，得到八叉树计盒的总数和计盒的尺寸；

对公式进行线性拟合，得到公式拟合直线的斜率为所述物模缝网的分形维数FD的值；其中，k是拟合直线的截距，N(r)是所述计盒的总数，r是所述计盒的尺寸。

进一步地，所述获得物模缝网的点云数据，包括：

扫描获得所述物模缝网的点云数据。

进一步地，所述将所述点云数据进行特征拼接，包括：

将实时获得的点云数据进行迭代匹配，根据预设的迭代终止条件和迭代匹配条件判断是否迭代匹配成功；

若判断迭代匹配成功，获得点云数据关键帧，将所述点云数据关键帧进行校正并进行点云数据拼接。

进一步地，所述根据预设的迭代终止条件和迭代匹配条件判断是否迭代匹配成功，包括：

基于形状相似性比较算法获得前后两次点云数据拟合得到的点云数据关键帧；

计算所述前后两次点云数据拟合得到的点云数据关键帧的最小二乘和的差值的绝对值；

将所述点云数据关键帧的最小二乘和的差值的绝对值与预设的阈值进行比较；

若所述点云数据关键帧的最小二乘和的差值的绝对值在预设迭代次数下小于所述预设的阈值，则说明迭代匹配成功；

若所述点云数据关键帧的最小二乘和的差值的绝对值在预设迭代次数下等于或者大于所述预设的阈值，则说明迭代匹配不成功。

进一步地，在所述将所述点云数据进行特征拼接，得到拼合后的点云数据之后，还包括：

滤除所述拼合后的点云数据中的噪点，得到去噪后的点云数据；

所述根据所述拼合后的点云数据进行网格建模，具体包括：