巖石節(jié)理裂隙的骨架抽取及其張開度測(cè)量算法研究.pdf

1、隨著數(shù)字圖像技術(shù)的發(fā)展，數(shù)字圖像處理在巖體工程中得到了廣泛的應(yīng)用。在巖體工程中，巖石節(jié)理裂隙的幾何特征是一個(gè)非常重要的性質(zhì)。提取巖石圖像中的各種節(jié)理裂隙，了解節(jié)理裂隙的性質(zhì)和特征信息，對(duì)于地質(zhì)地震、地球物理、采礦、石油工程、水文地質(zhì)以及核廢料隔離等都具有重要意義。本文運(yùn)用圖像處理方法，對(duì)節(jié)理裂隙進(jìn)行準(zhǔn)確的提取，并重點(diǎn)研究了節(jié)理裂隙骨架的抽取以及其張開度的測(cè)量。
　　 首先，本文研究了如何對(duì)巖石圖像進(jìn)行節(jié)理裂隙的準(zhǔn)確提取。由于直接

2、用分割方法提取節(jié)理裂隙得不到真實(shí)的節(jié)理裂隙信息，所以本文采用圖像預(yù)處理技術(shù)消除圖像中的椒鹽噪聲和隨機(jī)噪聲；采用圖像分割技術(shù)分割提取巖石節(jié)理裂隙；采用數(shù)學(xué)形態(tài)學(xué)中的膨脹和腐蝕技術(shù)填補(bǔ)巖石節(jié)理裂隙中的孔洞和橋接斷開的節(jié)理裂隙。
　　 其次，在準(zhǔn)確提取巖石節(jié)理裂隙后，研究了基于紫外光圖像的節(jié)理裂隙骨架抽取算法。骨架是表示物體形狀的一種有效形式，居于圖形的對(duì)稱中心，有著與原圖形相同的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，并保留著原圖形的形狀信息。本文分析了Hild

3、itch、OPTA、FPA等細(xì)化算法的優(yōu)缺點(diǎn)，結(jié)合OPTA和FPA細(xì)化算法優(yōu)點(diǎn)進(jìn)行了骨架抽取算法的改進(jìn)，使其適合巖石節(jié)理裂隙骨架的抽取。由實(shí)驗(yàn)得知，該算法能抽取出較理想的巖石節(jié)理裂隙骨架，其骨架是完全單像素的，中軸性較高，對(duì)邊界敏感度低，帶有較多的原圖像裂隙形狀信息。
　　 最后，在抽取裂隙骨架后，研究了基于裂隙骨架的巖石節(jié)理裂隙張開度測(cè)量算法。在離散化的圖像中，骨架兩邊的像素個(gè)數(shù)基本相等，同時(shí)裂隙骨架能代表裂隙的曲折程度和裂隙