面向围岩结构面提取的快速采集设备与分域聚类方法

• 作者: 苗长龙 李世东 陈宝林 张继锋 谢炜婕 全珍玲 郑晓卿
• 来源期刊: 计算机应用
• 关键词: 围岩结构面提取 点云聚类 三维数据分析 三维数据采集 多视角成像
• 年，卷（期）: 2021,（z1）
• 所属期刊栏目: 前沿与综合应用|Frontier and comprehensive applications
• 页码范围: 336-340
• 页数: 5页
• 分类号: TP274.2
• 语种: 中文
• DOI: 10.11772/j.issn.1001-9081.2020060788

摘要

在隧道建设中,开挖面围岩蕴含着指导施工的珍贵地质信息,围岩结构面提取作为围岩精细化分析判别的关键步骤至关重要.传统围岩三维数据获取多依赖激光扫描技术或多视角视觉三维重建技术,存在采集速度慢和无法恢复真实尺度的问题;同时,结构面提取方法在应对大范围且破碎的三维岩体数据时,存在通用性不足和准确性低的问题.针对隧道围岩的结构面快速提取,设计了一套快速三维采集的方法设备,提出了一种基于分域聚类算法的结构面提取方法.首先,快速采集设备集成视觉成像技术和激光测点技术,将图像数据和激光点距数据标定融合,实现了快速准确采集;其次,提取方法将复杂分布的点云数据空间划分为多个子域独立提取结构面;最终,融合子域间结果,实现了围岩峒壁和掌子面区域主要结构面的自动提取.所设计的设备和方法在一个实际施工隧道上进行了示范应用,单个掌子面数据采集时间小于10 min,减少了对施工时间的影响和对采集人员的技术依赖;经过后处理恢复的数据尺度,精度误差小于1 cm;所设计的结构面提取的准确率可达到60％以上,可协助施工工程师掌握施工现场情况.