[發明專利]基于圖像的地下洞室掌子面快速安全預測方法

有效

• 申請號: 201310738816.X
• 申請日: 2013-12-27
• 公開（公告）號: CN103698817B
• 公開（公告）日: 2016-10-26
• 發明（設計）人: 朱愛璽;任青文;徐磊;單明章
• 申請（專利權）人: 上海川海信息科技有限公司
• 主分類號: G01V8/02
• 分類號: G01V8/02;G06K9/62
• 代理公司: 上海科盛知識產權代理有限公司 31225
• 代理人: 趙繼明

1.一種基于圖像的地下洞室掌子面快速安全預測方法，其特征在于，包括以下步驟：

1)紅外相機拍照，獲取當前里程的掌子面圖像；

2)對獲得的掌子面圖像進行圖像預處理，分別執行步驟3)和5)；

3)對步驟2)預處理好的圖像進行聚類分析，得到初步分類結果；

4)在步驟3)初步分類結果的基礎上進行巖性識別，得到巖性分類信息，執行步驟7)；

5)對步驟2)預處理好的圖像進行邊緣檢測，獲取圖像結構面分界線；

6)在步驟5)邊緣檢測后進行邊界提取，得到掌子面層理節理信息，執行步驟7)；

7)結合步驟4)和步驟6)獲得的巖性分類信息和層理節理信息繪制當前掌子面的地質素描圖，獲得當前掌子面的結構面信息；

8)移動至下一個里程，重復步驟1)-7)后，執行步驟9)；

9)根據提取到的結構面信息進行三維地質建模；

10)根據三維地質建模進行巖體塊體分析，預測巖體穩定性，最終得到洞室安全預測結果。

2.根據權利要求1所述的一種基于圖像的地下洞室掌子面快速安全預測方法，其特征在于，所述的紅外相機包括紅外發射二極管和CCD黑白攝像機；紅外發射二極管發射紅外光，黑白CCD攝像機捕捉掌子面反射回來的紅外光，實現成像。

3.根據權利要求2所述的一種基于圖像的地下洞室掌子面快速安全預測方法，其特征在于，所述的紅外光的中心波長830～950nm。

4.根據權利要求1所述的一種基于圖像的地下洞室掌子面快速安全預測方法，其特征在于，所述的圖像預處理具體為：在拍照前，對掌子面光強進行分布測量，根據測量結果，得出橫縱兩個方向的光強分布曲線，依據此分布曲線，對所拍攝的照片進行亮度均衡化處理。

5.根據權利要求1所述的一種基于圖像的地下洞室掌子面快速安全預測方法，其特征在于，所述的聚類分析在HSV顏色空間進行，對掌子面圖像的巖性進行分類。

6.根據權利要求1所述的一種基于圖像的地下洞室掌子面快速安全預測方法，其特征在于，所述的邊緣檢測采用基于SUSAN算子的邊緣檢測算法。

7.根據權利要求1所述的一種基于圖像的地下洞室掌子面快速安全預測方法，其特征在于，所述的邊界提取具體為：首先采用下抽樣使不連續的折線連起來，然后采用霍夫變換進行直線檢測提取。

8.根據權利要求1所述的一種基于圖像的地下洞室掌子面快速安全預測方法，其特征在于，所述的結構面信息包括起點坐標、終點坐標、裂縫寬度和節理層理類型。

9.根據權利要求1所述的一種基于圖像的地下洞室掌子面快速安全預測方法，其特征在于，所述的三維地質建模是依據前后兩次掌子面分析的結構面分界線，進行三維曲面重建，具體步驟包括：

a)基于結構面分界線，建立若干剖面多邊形；

b)建立前后兩次掌子面的邊界多邊形對應關系，自動搜索控制點對；

c)前后兩次掌子面邊界多邊形自動連接生成體周三角形；

d)判斷體周三角形是否有交叉，若是，則調整控制點對，返回步驟c)，若否，則執行步驟e)；

e)相鄰的前后掌子面邊界多邊形分別三角剖分，閉合體元前后剖面；

f)建立三維地質模型。

10.根據權利要求1所述的一種基于圖像的地下洞室掌子面快速安全預測方法，其特征在于，所述的巖體塊體分析采用塊體元法進行巖體穩定性分析。