[發明專利]一種基于數字圖像技術的巖石強度的均質度識別方法

有效

• 申請號: 201910889764.3
• 申請日: 2019-09-20
• 公開（公告）號: CN110487794B
• 公開（公告）日: 2021-10-22
• 發明（設計）人: 韓連生;房洪亮;盧曉輝;范廣海;雷洪才;程關文
• 申請（專利權）人: 鞍鋼集團礦業有限公司
• 主分類號: G01N21/84
• 分類號: G01N21/84;G01N1/32
• 代理公司: 鞍山貝爾專利代理有限公司 21223
• 代理人: 顏偉

1.一種基于數字圖像技術的巖石均質度識別方法，其特征在于，包括試樣制作與圖像采集，通過對巖石表面圖像的拍攝，獲取巖石表面顏色信息，利用顏色的分布特征求解顏色均質度，并擬合得出顏色均質度與強度均質度間的函數關系，并利用該函數關系求解巖石強度均質度，具體步驟如下：

步驟一：試樣制作與圖像采集，用于建立巖石圖像顏色信息數據庫；

步驟二：采用圖像離散矩陣函數對巖石試件圖像顏色信息進行提取；

所述的步驟二：采用圖像離散矩陣函數對巖石試件圖像顏色信息進行提取是；

將步驟1.2中拍攝的多張圖像拼接成一張包含有許多像素的圖像作為一個像素矩陣看待，每一個像素都包含三個顏色分量，根據紅色(R)、綠色(G)和藍色(B)三基色，將圖像離散為一個矩陣函數，即

式中：i為圖像的像素高度，j為圖像的像素寬度，

利用數字圖像處理技術提取數字圖像中顏色分量對應的像素個數，并繪制出巖石顏色分量(R)的分布曲線；

步驟三：通過擬合獲取試件圖像顏色均質度m；

所述步驟三：通過擬合獲取試件圖像顏色均質度m是：

對繪制的巖石顏色分量(R)的分布曲線進行以顏色均質度m為自變量的Weibull曲線擬合，選取擬合度最高的Weibull曲線的均質度m作為巖石顏色均質度m；

Weibull分布函數的形式為：

φ(α)＝m/α₀(α/α₀)^m-1exp(-(α/α₀)^m) (2)

式中：α為隨機變量，對于顏色分量的分布曲線，其為顏色分量變量；m為統計分布函數的形態參數,也即均質度系數；α₀是尺度參數，可通過隨機變量α的均值E(α)及均質度m利用式α₀＝E(α)/Г(1+1/m)求出，其中Г()為gamma函數；

步驟四：擬合顏色均質度與強度均質度的函數關系，通過擬合關系函數，即可在已知巖石表面顏色均質度的情況下，求解任一同類巖石試件的強度均質度m'。

2.根據權利要求1所述的基于數字圖像技術的巖石均質度識別方法，其特征在于，所述的步驟一：試樣制作與圖像采集包括下列步驟：

1.1采用鉆孔取芯的方式獲取所需識別巖石的深部巖石試樣，將現場鉆取的巖芯表面呈螺紋狀凹凸不平，巖芯也長短不一，上下表面不平整的巖芯進行二次加工，加工成長度一致的圓柱體試樣，同時采用砂紙將試樣表面打磨平整；

1.2二次加工后的圓柱體試樣，采用多角度、同亮度平移拍攝，并將拍攝的多張圖像拼接成一張包含有許多像素的圖像，作為下一步顏色信息提取所用圖像。

3.根據權利要求1所述的基于數字圖像技術的巖石均質度識別方法，其特征在于，所述步驟四：擬合顏色均質度m與強度均質度m'的函數關系是：

基于巖石應變強度理論和巖石強度的隨機統計分布假設，采用損傷力學理論，強度均質度m'可由下式計算：

m'＝(ln(Eε_c/σ_c))^-1 (3)

式中：σ_c、ε_c分別為單軸加載條件下全程應力應變曲線的峰值點對應的應力及應變；E為彈性模量，

根據同一批巖石試樣進行基本力學測試，獲取σ_c、ε_c、E參數，即可求出該批次巖石試樣的強度均質度m'；

采用指數函數擬合二者間的關系，擬合結果如下：

m'＝0.6069e^0.6084m (4)

通過上式即可在已知巖石表面顏色均質度m的情況下，求解任一鐵礦的巖石試件的強度均質度m'。