基于數(shù)字圖像的隧道掌子面裂隙提取算法的研究和實現(xiàn).pdf

1、在隧道工程中，隧道安全事故一直是施工過程中備受關(guān)注的問題，而巖體結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性和質(zhì)量評價則是整個工程設(shè)計規(guī)劃安全的保障。隧道開挖過程中形成的掌子面蘊含著大量的地質(zhì)信息，巖體裂隙是其中最重要的一種。通過對掌子面上的裂隙進行提取和分析，可以有效地提升巖體災(zāi)害預(yù)測的準確度。如果僅靠人力來采集這些裂隙很可能因效率低下造成工期的延滯，而數(shù)字化提取方式可以極大地提升工作效率，幫助地質(zhì)人員預(yù)判災(zāi)害事故。通過在隧道掌子面的數(shù)字圖像上研究裂隙信息的提取和分

2、析算法，能夠為整個隧道工程提供最有力的保障。巖體結(jié)構(gòu)信息是評價其穩(wěn)定性和質(zhì)量的關(guān)鍵，所以隧道掌子面裂隙的提取和分析對于實際工程來說具有非常重要的意義。
　　在粉塵過高和光照不足的實際施工現(xiàn)場中，直接拍攝得到的圖像很難符合處理需求。本文首先利用圖像去噪和增強算法對拍攝圖像進行簡單預(yù)處理，針對采集條件較差、質(zhì)量難以達到要求的圖像，提出了一種基于三角形面片的圖像插值放大算法，以補充圖像的特征和細節(jié)。為解決隧道巖體結(jié)構(gòu)形態(tài)多樣難以統(tǒng)一處理

3、的問題，本文提出了一種新的裂隙分類方法，將掌子面裂隙分為成組條帶狀和不規(guī)則狀兩種，利用改進的Hough變換和Livewire算法分別進行線性成組提取和磁性追蹤提取，得到了清晰明確的結(jié)果。根據(jù)結(jié)果信息做進一步的深層分析，通過獲取主干像素來計算裂隙的跡長、寬度、傾角、中心坐標和間距等質(zhì)量標準。最后設(shè)計實現(xiàn)了隧道掌子面圖像處理系統(tǒng)，將研究結(jié)果投入實際的工程應(yīng)用。
　　本文設(shè)計實現(xiàn)的隧道掌子面圖像處理系統(tǒng)在山東省濟南市某隧道投入使用，通過