[發明專利]基于無人機的隧道巖體結構面信息的處理方法以及裝置

有效

• 申請號: 202211272391.3
• 申請日: 2022-10-18
• 公開（公告）號: CN115797256B
• 公開（公告）日: 2023-09-12
• 發明（設計）人: 邱士利;張浩;江權;李邵軍;徐鼎平
• 申請（專利權）人: 中國科學院武漢巖土力學研究所
• 主分類號: G06T7/00
• 分類號: G06T7/00;G06T7/70;G06T7/11;G06T7/187;G06T17/05;G06T17/20
• 代理公司: 北京眾達德權知識產權代理有限公司 11570
• 代理人: 田靈菲

本申請提供了基于無人機的隧道巖體結構面信息的處理方法以及裝置，用于在隧道巖體結構面的攝影測量中，擺脫對全站儀或者定位裝置的依賴，便捷地完成隧道巖體結構面的測量工作。方法包括：獲取無人機從被測隧道巖體區域采集到的圖像信息；從圖像信息中提取出點云信息；在點云信息的基礎上，使用Delaunay三角剖分算法進行點云表面重建，以建立對應的三維網格模型，三維網格模型每個三角面片計算了對應的法向量；以三角形標靶的坐標為基準點，將法向量轉化為大地坐標系下的法向量；基于區域生長算法對模型進行結構面識別，以將網格擬合成不同平面，求出不同平面的法向量并視為結構面的法向量，求出不同平面的傾向和傾角。

技術領域

本申請涉及地質測繪領域，具體涉及基于無人機的隧道巖體結構面信息的處理方法以及裝置。

背景技術

巖體工程的完整性、穩定性及巖體力學參數主要由結構面性質決定，從露出巖體準確的獲取結構面產狀對于開展巖體質量評價、指導巖體的支護與加固具有重要意義。

通常，測量結構面性質一般采用下面有3種方法：

第一種為傳統的人工接觸式測量，主要利用地質羅盤和測量繩對結構面逐個測量讀取，此種測量方法對于范圍較大的巖體而言，測量人員很難去逐個測量，工作量大效率低，對于陡坡高危隧洞危險性增大，且人工測量極大地依賴于測量人員的經驗主觀性，難以保證數據的科學性；

第二種為攝影測量技術，近些年又演變為雙目攝影測量技術，攝影測量技術最初可追溯至19世紀應用于軍事領域，20世紀逐步發展成熟，它利用相機按照一定的順序對物體進行連續拍照，同時利用全站儀或者GPS獲得控制點的絕對坐標(一般為3個及以上多余的點用來反向校驗)，基于這些坐標來標定攝影測量的點云，但是在實際操作過程中需要同時操控多臺機器多人配合遇到大型巖體時耗時較長效率低下；

第三種為三維激光點云掃描技術，利用三維激光掃描儀獲取被測量巖體的三維點云數據，一般可以通過確定掃描儀自身Y軸與正北方的夾角即可通過轉換矩陣快速完成矩陣轉換。

而對于其中的第二種測量技術，即攝影測量技術，容易看出，其存在現場操作流程較為復雜的問題。

發明內容

本申請提供了基于無人機的隧道巖體結構面信息的處理方法以及裝置，用于在隧道巖體結構面的攝影測量中，擺脫對全站儀或者定位裝置的依賴，便捷地完成隧道巖體結構面的測量工作。

第一方面，本申請提供了一種基于無人機的隧道巖體結構面信息的處理方法，方法包括：

處理設備獲取無人機從被測隧道巖體區域采集到的圖像信息，被測隧道巖體區域配置有實體的三角形標靶，圖像信息的圖像內容中包含三角形標靶；

處理設備從圖像信息中提取出點云信息；

處理設備在點云信息的基礎上，使用Delaunay三角剖分算法進行點云表面重建，以建立對應的三維網格模型，三維網格模型由多個三角面片構成，每個三角面片計算了對應的法向量；

處理設備以三角形標靶的坐標為基準點，將法向量轉化為大地坐標系下的法向量；

處理設備基于區域生長算法對三維網格模型進行結構面識別，以將網格擬合成不同平面，求出不同平面的法向量并視為結構面的法向量，求出不同平面的傾向和傾角。

結合本申請第一方面，在本申請第一方面第一種可能的實現方式中，處理設備以三角形標靶的坐標為基準點，將法向量轉化為大地坐標系下的法向量，包括以下內容：