基于數(shù)字圖像的隧道掌子面裂隙提取算法的研究和實(shí)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(jià)則是整個(gè)工程設(shè)計(jì)規(guī)劃安全的保障。隧道開挖過程中形成的掌子面蘊(yùn)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(jìn)行提取和分析，可以有效地提升巖體災(zāi)害預(yù)測的準(zhǔn)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?yàn)檎麄€(gè)隧道工程提供最有力的保障。巖體結(jié)構(gòu)信息是評價(jià)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(shí)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(shí)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(qiáng)算法對拍攝圖像進(jìn)行簡單預(yù)處理，針對采集條件較差、質(zhì)量難以達(dá)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(bǔ)充圖像的特征和細(xì)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(jìn)的Hough變換和Livewire算法分別進(jìn)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(jìn)一步的深層分析，通過獲取主干像素來計(jì)算裂隙的跡長、寬度、傾角、中心坐標(biāo)和間距等質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)。最后設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)了隧道掌子面圖像處理系統(tǒng)，將研究結(jié)果投入實(shí)際的工程應(yīng)用。
　　本文設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)的隧道掌子面圖像處理系統(tǒng)在山東省濟(jì)南市某隧道投入使用，通過