巖石裂隙檢測及形變測量算法研究.pdf

1、巖石的節(jié)理裂隙廣泛存在于各類巖土工程和地質(zhì)形態(tài)中，提取和分析巖石裂隙對工程安全、地質(zhì)勘探、油氣開采等方面都具有重要意義。利用數(shù)字圖像分析技術(shù)進(jìn)行微觀裂隙的檢測和測量是目前研究的熱點(diǎn)之一。將小波變換的多分辨率分析特性應(yīng)用到節(jié)理裂隙地精確提取中，采用數(shù)字散斑相關(guān)方法實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)裂隙的形變測量。
　　從目前常用的圖像預(yù)處理方式出發(fā)，將小波變換理論引入圖像去噪中，結(jié)合軟硬閾值法的優(yōu)點(diǎn)提出了基于鄰域信息的小波閾值去噪方法，可以自適應(yīng)調(diào)整閾值，防

2、止去噪時(shí)對細(xì)節(jié)的破壞。在邊緣檢測方面，利用模極大值點(diǎn)與邊緣點(diǎn)的對應(yīng)關(guān)系，在過渡區(qū)域，采用二值化邊緣和模極大值法相結(jié)合的方式提取邊緣，在其他區(qū)域，利用相鄰尺度的小波系數(shù)的乘積進(jìn)行邊緣的檢測和定位。最后，采用基于歐式距離的模式識(shí)別方法對邊緣點(diǎn)進(jìn)行分類，去除由巖石自身紋理形成的邊緣。
　　在準(zhǔn)確提取節(jié)理裂隙后，研究了基于二維數(shù)字散斑相關(guān)的形變測量方法。結(jié)合動(dòng)態(tài)巖石裂隙易發(fā)生局部性突變和次生裂隙等特點(diǎn)，采用了以“一點(diǎn)五塊”方式構(gòu)建的區(qū)域窗

3、口，利用五個(gè)窗口的相關(guān)系數(shù)均值抵消次生裂隙對單個(gè)窗口相關(guān)性的影響。在相關(guān)搜索中，采用遺傳算法對相似度峰值點(diǎn)進(jìn)行全局的自適應(yīng)搜索。以相關(guān)系數(shù)作為適應(yīng)性標(biāo)準(zhǔn)，通過迭代計(jì)算實(shí)現(xiàn)相關(guān)計(jì)算的快速收斂，求出裂隙形變位移。
　　通過實(shí)驗(yàn)實(shí)現(xiàn)了基于鄰域信息的小波閾值去噪方法和基于遺傳算法的相關(guān)搜索算法。在邊緣檢測中將基于相鄰尺度乘積的算法與其他邊緣算子進(jìn)行性能比對。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明：小波變換在裂隙去噪和邊緣檢測方面表現(xiàn)良好，基于遺傳算法的相關(guān)搜索算法