[發(fā)明專利]基于光學(xué)影像的地質(zhì)結(jié)構(gòu)面提取方法、裝置

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202110029523.9
• 申請(qǐng)日: 2021-01-11
• 公開（公告）號(hào): CN112365543B
• 公開（公告）日: 2021-04-20
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 張榮春;衣雪峰;盧官明;李浩;張學(xué)東;陳媛媛;何逸婷;陳德良;郭獻(xiàn)濤
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 南京郵電大學(xué)
• 主分類號(hào): G06T7/73
• 分類號(hào): G06T7/73;G06K9/46;G06K9/62
• 代理公司: 南京蘇高專利商標(biāo)事務(wù)所(普通合伙) 32204
• 代理人: 柏尚春

1.一種基于光學(xué)影像的地質(zhì)結(jié)構(gòu)面提取方法，其特征在于，包括：

采集地質(zhì)對(duì)象的光學(xué)影像序列，從中生成密集點(diǎn)云，并獲取密集點(diǎn)云的真實(shí)空間位置；

計(jì)算密集點(diǎn)云中各點(diǎn)的法向量，并依據(jù)各點(diǎn)的法向量計(jì)算相應(yīng)的局部產(chǎn)狀；

將地質(zhì)對(duì)象按照影像紋理語(yǔ)義劃分為多個(gè)同質(zhì)區(qū)域單元，對(duì)于同質(zhì)區(qū)域單元內(nèi)各像素點(diǎn)的局部產(chǎn)狀進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，若傾角之間的偏差不超過預(yù)設(shè)傾角偏差，以及傾向之間的偏差不超過預(yù)設(shè)傾向偏差的像素點(diǎn)占比超過預(yù)設(shè)比例，則確定為結(jié)構(gòu)面單元；

通過同質(zhì)區(qū)域單元作為點(diǎn)，邊連接相鄰?fù)|(zhì)區(qū)域單元，建立結(jié)構(gòu)面單元集合的拓?fù)溧徑訄D；裂隙發(fā)育程度滿足預(yù)設(shè)裂隙標(biāo)準(zhǔn)的多個(gè)結(jié)構(gòu)面單元為結(jié)構(gòu)面單元集合；

將具有相似產(chǎn)狀的鄰接結(jié)構(gòu)面單元集合進(jìn)行合并聚類，建立結(jié)構(gòu)面單元集合的地質(zhì)拓?fù)溧徑訄D；將結(jié)構(gòu)面單元內(nèi)像素點(diǎn)的傾角方差和傾向方差，均低于對(duì)應(yīng)的預(yù)設(shè)方差閾值的局部產(chǎn)狀的均值作為結(jié)構(gòu)面單元的產(chǎn)狀，若結(jié)構(gòu)面單元的產(chǎn)狀之間的偏差不超過預(yù)設(shè)產(chǎn)狀閾值，則認(rèn)定為具有相似產(chǎn)狀。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于光學(xué)影像的地質(zhì)結(jié)構(gòu)面提取方法，其特征在于，所述采集地質(zhì)對(duì)象的光學(xué)影像序列，從中生成密集點(diǎn)云，包括：

基于運(yùn)動(dòng)恢復(fù)結(jié)構(gòu)生成光學(xué)影像序列對(duì)應(yīng)的稀疏點(diǎn)云，通過多視圖聚簇和基于面片模型的密集匹配重建密集點(diǎn)云。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于光學(xué)影像的地質(zhì)結(jié)構(gòu)面提取方法，其特征在于，所述并獲取密集點(diǎn)云的真實(shí)空間位置，包括：

通過在地質(zhì)對(duì)象上布設(shè)的控制點(diǎn)，采用全站儀測(cè)量控制點(diǎn)的物方空間坐標(biāo)，并根據(jù)控制點(diǎn)與密集點(diǎn)云中對(duì)應(yīng)點(diǎn)的關(guān)系獲取絕對(duì)控制信息，確定密集點(diǎn)云的真實(shí)空間位置。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于光學(xué)影像的地質(zhì)結(jié)構(gòu)面提取方法，其特征在于，所述計(jì)算密集點(diǎn)云中各點(diǎn)的法向量，并依據(jù)各點(diǎn)的法向量計(jì)算相應(yīng)的局部產(chǎn)狀，包括：

采用最小二乘法根據(jù)待測(cè)點(diǎn)與局部鄰域內(nèi)預(yù)設(shè)數(shù)量的最近鄰點(diǎn)，進(jìn)行擬合得到擬合平面，將擬合平面的法向量作為待測(cè)點(diǎn)的法向量；

取擬合平面與水平面之間的夾角作為傾角，取擬合平面法向量在水平面投影的方向作為傾向，傾角取值范圍為0°~90°，傾向取值范圍為0°~360°，將傾角和傾向作為待測(cè)點(diǎn)的局部產(chǎn)狀。

5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的基于光學(xué)影像的地質(zhì)結(jié)構(gòu)面提取方法，其特征在于，所述將地質(zhì)對(duì)象按照影像紋理語(yǔ)義劃分為多個(gè)同質(zhì)區(qū)域單元，包括：

按照以下超像素分割距離度量模型D_S進(jìn)行同質(zhì)區(qū)域單元?jiǎng)澐郑?/p>

D_S=d_Lab/m+d_xy/S，

其中，L、a和b分別表示顏色模型中的三個(gè)要素，S表示同質(zhì)區(qū)域單元網(wǎng)格間隔，m表示同質(zhì)區(qū)域單元致密性控制變量，d_Lab表示兩個(gè)像素點(diǎn)之間的距離，d_Lab=((L_j-L_i)²+(a_j-a_i)²+(b_j-b_i)²)^1/2，d_xy=((x_j-x_i)²+(y_j-y_i)²)^1/2，x和y分別表示像素點(diǎn)的平面位置，i和j分別表示兩個(gè)像素點(diǎn)；

若D_S低于預(yù)設(shè)同質(zhì)閾值，則判定像素點(diǎn)i和像素點(diǎn)j屬于同一同質(zhì)區(qū)域單元。

6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的基于光學(xué)影像的地質(zhì)結(jié)構(gòu)面提取方法，其特征在于，在所述將具有相似產(chǎn)狀的鄰接結(jié)構(gòu)面單元進(jìn)行合并聚類之前，包括：

采用裂隙等密度圖對(duì)結(jié)構(gòu)面單元進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，確定裂隙發(fā)育程度滿足預(yù)設(shè)裂隙標(biāo)準(zhǔn)的結(jié)構(gòu)面單元集合。