[發明專利]一種基于混合聚類解譯巖體結構面產狀的方法及系統

有效

• 申請號: 202210030308.5
• 申請日: 2022-01-12
• 公開（公告）號: CN114049454B
• 公開（公告）日: 2022-04-15
• 發明（設計）人: 趙其華;韓剛;鄭濤;李崇標;蘇芮;李華
• 申請（專利權）人: 成都理工大學
• 主分類號: G06T17/05
• 分類號: G06T17/05;G06T19/20;G06K9/62;G06V10/762
• 代理公司: 成都魚爪智云知識產權代理有限公司 51308
• 代理人: 鄧渠清

1.一種基于混合聚類解譯巖體結構面產狀的方法，其特征在于，包括：

采用無人機、全站儀對邊坡進行第一預設數量的數字影像采集，使用全站儀定位地面控制點；

采用三維建模軟件，對所述邊坡的所述數字影像進行平差調整，利用所述三維建模軟件內置的場景重建模塊對邊坡進行三維點云重建，得到重建模型，根據所述重建模型輸出點云數據；

利用圖像標注工具軟件對所述數字影像進行結構面人工標注，通過所述圖像標注工具自動提取出標注的局部結構面以及數字影像信息；

對所述點云數據進行三維和二維的數據映射并生成映射文件；

利用混合聚類算法解譯出對應結構面的產狀，并利用映射文件內包括的所述點云數據提取出巖體結構面的產狀信息；所述混合聚類算法為包括DBSCAN密度聚類算法和SKMEAN聚類算法；利用所述DBSCAN密度聚類算法通過點云樣本的緊密程度數據，對點云所處的簇進行區分，得到結果簇集；在所述結果簇集中選取最大的簇集合；再利用所述SKMEAN聚類算法對相似度進行聚類，得到結構面的產狀信息。

2.如權利要求1所述的一種基于混合聚類解譯巖體結構面產狀的方法，其特征在于，對所述點云數據進行三維和二維的數據映射并生成映射文件的步驟包括：

利用直接線性變換算法，求解預設已知區域內的第二預設數量的三維坐標點；

對任一所述三維坐標點以及對應的二維像素坐標點，解算關鍵的外方位元素和內方位元素的系數矩陣；

解出所述系數矩陣后，獲得需要的未知空間坐標。

3.如權利要求2所述的一種基于混合聚類解譯巖體結構面產狀的方法，其特征在于，所述第二預設數量為大于等于六個。

4.如權利要求1所述的一種基于混合聚類解譯巖體結構面產狀的方法，其特征在于，再利用所述SKMEAN聚類算法對相似度進行聚類，得到結構面的產狀信息的步驟包括：

利用所述SKMEAN聚類算法對所述最大的簇集合進行中心聚類；

利用樣本點與點之間的相似度進行聚類；

計算出樣本集合處于中心位置的法向量；

獲取結構面的法向量之后，根據法向量和產狀的幾何數據，計算出結構面的產狀信息并將結構面利用圓盤模型進行可視化。

5.如權利要求4所述的一種基于混合聚類解譯巖體結構面產狀的方法，其特征在于，所述圓盤模型包括設置二維圓形區域，在所述二維圓形區域外設置方向指引，根據所述方向指引將所述產狀信息在所述二維圓形區域內顯示。

6.如權利要求4所述的一種基于混合聚類解譯巖體結構面產狀的方法，其特征在于，計算出結構面的產狀信息并將結構面利用圓盤模型進行可視化后的步驟還包括：將所述產狀信息以及所述圓盤模型上傳至后臺終端進行存儲方便統一管理。

7.一種基于混合聚類解譯巖體結構面產狀的系統，其特征在于，包括：

前置模塊，用于采用無人機、全站儀對邊坡進行第一預設數量的數字影像采集，使用全站儀定位地面控制點；

模型預設模塊，用于采用三維建模軟件，對所述邊坡的所述數字影像進行平差調整，利用所述三維建模軟件內置的場景重建模塊對邊坡進行三維點云重建，得到重建模型，根據所述重建模型輸出點云數據；

標注模塊，用于利用圖像標注工具軟件對所述數字影像進行結構面人工標注，通過所述圖像標注工具自動提取出標注的局部結構面以及數字影像信息；

映射模塊，用于對所述點云數據進行三維和二維的數據映射并生成映射文件；

解譯模塊，用于利用混合聚類算法解譯出對應結構面的產狀，并利用映射文件內包括的所述點云數據提取出巖體結構面的產狀信息；所述混合聚類算法為包括DBSCAN密度聚類算法和SKMEAN聚類算法；利用所述DBSCAN密度聚類算法通過點云樣本的緊密程度數據，對點云所處的簇進行區分，得到結果簇集；在所述結果簇集中選取最大的簇集合；再利用所述SKMEAN聚類算法對相似度進行聚類，得到結構面的產狀信息。