1.一种锚固孔图像结构面快速识别方法,其特征在于,具体步骤如下:
a采用钻孔成像仪采集大量锚固孔图像,将所有锚固孔图像展开,并从展开的锚固孔图像中获取结构面,形成钻孔成像的结构面识别样本数据库;
b将结构面识别样本数据库中的样本分为训练集和测试集,对锚固孔图像中存在的结构面进行标注,采用深度卷积神经网络进行训练得到结构面像素识别模型;
c根据锚固孔图像中结构面情况,将锚固孔图像划分为多个裂隙区,再利用结构面像素识别模型对裂隙区逐个进行结构面识别,将结构面像素简化为结构面轮廓,然后计算每个裂隙区中结构面的数量;
d根据裂隙区内结构面数量将裂隙区分为4种类型:无结构面裂隙区、单结构面有干扰像素裂隙区、单结构面无干扰像素裂隙区和多结构面裂隙区;针对不同裂隙区类型采取不同的结构面检测法进行结构面检测,从而计算出该类型裂隙区中结构面的位置、倾角、倾向和宽度信息。
2.根据权利要求1所述的一种锚固孔图像结构面快速识别方法,其特征在于,步骤c中将结构面像素简化为结构面轮廓的具体步骤包括:根据深度卷积神经网络对结构面图像的像素识别结果,将锚固孔图像转换为二值图,二值图中黑色像素表示结构面,用“0”表示,白色像素表示非结构面像素,用1表示;当连续两行像素数值中,上一行为1,下一行为0,则判断为裂隙区起点;当上一行为0,下一行为1,则判断为裂隙区终点位置,从而获得各裂隙区的位置;
将二值图中第一行和最后一行的数字全部重置为“1”;
从二值图中第一行开始搜索,若第i行全为数字“1”,而第i+1行有数字“0”,该情况第n次出现,则记为裂隙区的起点位置An=i+1;
从二值图中第一行开始搜索,若第i行全为数字“0”,而第i+1行有数字“1”,该情况第n次出现,则记为裂隙区的终点位置Bn=i+1;
由于结构面通常较宽,对应的纵向就有多个连续数值“0”,将二值图中每列连续数字“0”段的中间位置数字“0”保留,其余数字“0”替换为数字“1”,将结构面简化为一条结构面曲线,简化为结构面轮廓后,对于每列纵向方向有几个0,就有几个结构面,即用结构面像素的中间点像素表示结构面轮廓;
为方便记载,将第n个裂隙区的起点位置为An,终点位置为Bn表示为区间[An,Bn]。
3.根据权利要求1所述的一种锚固孔图像结构面快速识别方法,其特征在于:根据得到的结构面轮廓,通过公式(1)来计算裂隙区中的结构面数量。
其中,m表示结构面数量,当m为小数时四舍五入取整数;N表示该锚固孔图像像素的列数;ni表示结构面像素简化为结构面轮廓后第i列像素中的结构面像素数量。
4.根据权利要求3所述的一种锚固孔图像结构面快速识别方法,其特征在于,通过结构面检测法检测相应的结构面,具体如下:首先判断裂隙区类型,当裂隙区类型属于无结构面裂隙区时,直接忽略该裂隙区;当裂隙区类型属于单结构面无干扰像素裂隙区时,采用正弦曲线进行拟合;当裂隙区类型属于单结构面有干扰像素裂隙区时,采用霍夫变换算法,设置阈值为1进行结构面识别;当裂隙区类型属于多结构面裂隙区时,采用多结构面检测法进行结构面识别。
5.根据权利要求4所述一种锚固孔图像结构面快速识别方法,其特征在于,判断裂隙区类型方法如下:当m值小于1,四舍五入为0时,判断该裂隙区属于无结构面裂隙区;
当m值计算结果正好为整数1时,判断该裂隙区属于单结构面无干扰像素裂隙区;
当m值计算结果大于1,四舍五入后为1时,判断该裂隙区属于单结构面有干扰像素裂隙区;
当m值计算结果大于等于2时,判断该裂隙区属于多结构面裂隙区。
6.根据权利要求4所述一种锚固孔图像结构面快速识别方法,其特征在于,当裂隙区类型属于多结构面裂隙区时,采用多结构面检测法进行结构面识别,其步骤包括:
2a采用霍夫变换算法,设置阈值为1,对多裂隙进行结构面检测,并存储得到的结构面曲线表达式;
2b将得到的结构面曲线表达式分别向上、向下平移5mm得到上边界和下边界,然后删除上边界和下边界间的结构面像素;
2c根据等式(1)获得该裂隙区内的结构面数量,若得到的结构面表达式个数小于m值,再次重复步骤2a和2b,直至得到m个结构面表达式。
7.根据权利要求1所述的一种锚固孔图像结构面快速识别方法,其特征在于:计算结构面位置、倾角、倾向和宽度的过程如下:式中,L1和L2分别表示结构面起始位置和终点位置;A表示结构面曲线振幅,表示结构面的初相、k表示结构面的常数项;D是锚固孔直径;α表示结构面倾向,β表示结构面倾角;Pai和Pbi分别表示结构面像素第i列上、下边界像素纵坐标位置。