[發明專利]一種基于數字圖像顏色梯度的巖層裂隙分布規律獲取方法、系統、終端及可讀存儲介質

在審

• 申請號: 202111067111.0
• 申請日: 2021-09-13
• 公開（公告）號: CN113781443A
• 公開（公告）日: 2021-12-10
• 發明（設計）人: 王少鋒;皮滋滋;尹江江;周子龍
• 申請（專利權）人: 中南大學
• 主分類號: G06T7/00
• 分類號: G06T7/00;G06T7/90
• 代理公司: 長沙市融智專利事務所(普通合伙) 43114
• 代理人: 姚瑤

1.一種基于數字圖像顏色梯度的巖層裂隙分布規律獲取方法，其特征在于：包括以下步驟：

S1：獲取并讀取待監測巖體的巖體裂隙原始圖片，以R-G-B三種顏色值分別構建單通道數據矩陣；

S2：基于三個所述單通道數據矩陣分別計算每個像素點對應的顏色梯度值得到三個顏色梯度級矩陣，形成梯度色彩圖；

S3：基于三個梯度色彩圖進行融合的顏色梯度單通道圖；

S4：對所述顏色梯度單通道圖進行二值化處理得到二值圖；

S5：提取所述二值圖的分形維數特征值，并基于所述分形維數特征值得到巖層裂隙分布規律。

2.根據權利要求1所述的方法，其特征在于：步驟S2中顏色梯度值的計算公式如下：

式中，gray_r、gray_g、gray_b分別為R、G、B單通道數據矩陣中的像素[i,j]對應計算得到的顏色梯度值，r_i,j+Δj表示與目標像素[i,j]同列，并以步長Δj移動后的下一個像素點對應在R單通道數據矩陣中的值，r_i+Δi,j表示與目標像素[i,j]同行，并以步長Δi移動后的下一個像素點在R單通道數據矩陣中的值；g_i,j+Δj表示與目標像素[i,j]同列，并以步長Δj移動后的下一個像素點對應在G單通道數據矩陣中的值，g_i+Δi,j表示與目標像素[i,j]同行，并以步長Δi移動后的下一個像素點在G單通道數據矩陣中的值；b_i,j+Δj表示與目標像素[i,j]同列，并以步長Δj移動后的下一個像素點對應在B單通道數據矩陣中的值，b_i+Δi,j表示與目標像素[i,j]同行，并以步長Δi移動后的下一個像素點對應在B單通道數據矩陣中的值，Δj、Δi分別為計算像素梯度值時水平方向以及垂直方向上所取的差分步長。

3.根據權利要求1所述的方法，其特征在于：步驟S3中基于三個梯度色彩圖進行融合的顏色梯度單通道圖的過程如下：

對所述三個梯度色彩圖進行加權平均計算得到顏色梯度單通道矩陣；

將所述顏色梯度單通道矩陣可視化得到顏色梯度單通道圖；

加權公式如下：

Gray_ij＝a₁*gray_r+a₂*gray_g+a₃*gray_b

Gray_ij表示顏色梯度單通道矩陣；a₁、a₂、a₃分別表示R、G、B三通道的權值，且a₁+a₂+a₃＝1；grad_r、gray_g、gray_b即為R、G、B梯度色彩圖對應的顏色梯度級矩陣。

4.根據權利要求1所述的方法，其特征在于：步驟S5中提取所述二值圖的分形維數特征值的過程如下：

以δ為檢測正方形盒子的邊長、δ為步長，對所述二值圖進行遍歷，記錄每一組盒子的邊長δ和對應的覆蓋整張圖片所需要的盒子總數N(δ)；

然后，對兩組邊長δ、盒子總數N(δ)的數據取對數，再擬合出直線，基于直線斜率值得到分形維數。

5.根據權利要求4所述的方法，其特征在于：所述擬合公式如下：

其中，D_f為提取的二值圖的分形維數特征值；C為回歸常數。