[發明專利]一種基于不規則三角網和空間幾何法的地下病害識別方法

有效

• 申請號: 201711334882.5
• 申請日: 2017-12-14
• 公開（公告）號: CN108053395B
• 公開（公告）日: 2018-12-04
• 發明（設計）人: 王振武
• 申請（專利權）人: 中國礦業大學（北京）
• 主分類號: G06T7/00
• 分類號: G06T7/00;G06T7/62;G06T17/20;G06T17/05
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發明提供了一種識別和計算地下病害信息的方法，屬于計算機圖形圖像處理領域。其特點在于采用不規則三角網構建地下病害三維形體，和用空間幾何法估算病害體積大小。本發明通過探地雷達獲取地下地質數據，對地質數據中的病害信息進行交互式拾取，再通過不規則三角網自動構建地下病害三維形體，最后利用空間幾何法求取三維形體的體積。本發明具有良好的適應性、準確性和通用性。

技術領域

本發明屬于計算機圖形圖像處理領域，針對探地雷達數據的特點，利用不規則三角網和空間幾何法精確識別和計算地下病害信息。

背景技術

本發明對地下病害信息的識別基于探地雷達探測數據。探地雷達發射機向地下介質發射脈沖電磁波，遇到不同介質的地下目標和界面時，部分電磁波會被反射回地面并被接收天線接收。當探地雷達發射機在探測區域沿測線方向移動時，接收天線會按固定頻率接收反射電磁波數據，并形成探測區域測線數據集。為提高識別精度，測線數據經過插值處理后可以生成探測區域三維空間離散數據集，通過對該數據集進行切片處理可形成相互平行的地質數據切片圖像，在二維地質數據切片圖像上拾取的病害信息通過不規則三角網方法可以構造出三維病害體，再結合空間幾何法可以估算該病害體的體積信息。

1908年，G.Voronoi首先在數學上限定了離散數據點的有效作用范圍，并定義了二維平面上的Voronoi圖，1934年，Delaunay由Voronoi圖演化出更易分析和應用的Delaunay三角網。常見的Delaunay三角網的剖分準則包括空外接圓準則和最大最小角準則，同一種剖分方法可以保證構建的三角網的唯一性，并且數學上已經證明外接圓準則和最大最小角準則是等價的。

發明內容

本發明的目的是通過對探地雷達數據按層拾取平面病害信息，利用不規則三角網構建地下病害三維形體，進而采用空間幾何法估算病害體積大小。本方法具有良好的適應性、準確性和通用性。

本發明所采用的基于不規則三角網和空間幾何法的地下病害識別方法步驟如下：

步驟(A1)：通過雷達數據構造相互平行的地質數據切片圖像(p＝1,2,…,u)，其中p為的編號，u為地質數據切片圖像的個數，為地質數據切片圖像上的地質數據點，為的三維坐標，為的地質屬性值，m和n為在上的行數和列數；

步驟(A2)：在上通過構造拾取線(p＝1,2,…,u)對地質病害進行交互式拾取，其中，為上第r個地質數據點，b＝1,2,…,t為對應的地質病害體的編號，t為地質病害體的個數，c＝1,2，…,N_b為在第b個地質病害體所對應的N_b個拾取線中的編號，N_b為第b個地質病害體所對應的拾取線的個數，為中地質數據點的個數；

步驟(A3)：構造與間的拾取線對p，q∈{1，2，…，u}且p≠q，c＝1，2，…，N_b-1，其中q為地質數據切片圖像的編號；

步驟(A4)：基于不規則三角網構造病害體全部拾取線對間的不規則多面體，累計得整個病害體；

步驟(A5)：基于空間幾何法求病害體各拾取線對間不規則多面體的體積，累計求得病害體的總體積。

本發明所采用的基于不規則三角網構造拾取線對間不規則多面體的步驟如下：

步驟(B1)：從中選取地質數據點個數較少的一條拾取線作為基準線且另一條拾取線作為非基準線且其中為上的第r₁個地質數據點，為上的第r₂個地質數據點，令s＝1，k＝1，其中，s為步驟(B2)基準邊的編號，k為步驟(B2)拾取三角形的編號；

步驟(B2)：將以和為端點的線段作為基準邊根據Delaunay準則從非基準線上選取點與基準邊構成三角形，如果k＞1且j_k＜j_k-1則令構造拾取三角形令k＝k+1；