[发明专利]一种线状特征提取用于地质危岩体稳定性评估方法

说明书

技术领域

本发明涉及危岩体稳定性评估技术领域，更具体的涉及一种线状特征提取用于地质危岩体稳定性评估方法。

背景技术

在高陡边坡地带，例如山区岩质边坡，悬崖峭壁等，小规模的岩体崩塌是最为常见的滑坡类型，小型岩体崩塌造成滑坡速度快，一旦灾害发生，其危害是巨大的。

目前，利用三维激光扫描技术对各种危岩体滑坡的稳定性做了大量研究，其主要研究思路为：首先对点云数据进行结构面识别，然后根据提取的结构面信息分析监测周期内危岩体的运动趋势，这些方案都能实现危岩体滑坡的变形监测，但是变形监测的结果仅限于对危岩体局部表面运动情况的分析，获得的是一维形变量，而要对危岩体稳定性进行深入分析，不仅要提取出影响危岩体运动的主要特征如断裂线等，而且还要分析该特征沿三维方向的位移情况。

Linderbergh通过采用区域增长的方式进行面片分隔，然后建立表面模型，根据最小二乘准则计算出面片之间的距离，最后用统计分析的方法分析变形参数，其优点在于能够检测出比单点误差还要小变形，但自然场景下的危岩体表面几何特性复杂，尚且没有合适的经验函数来描述面片的几何特性。利用ICP算法对不同时期的点云进行配准，以所得到的平移量作为形变量。多时相的点云数据粗配准后，其表面法线方向几乎一致，未考虑到每个区域点云相对于参考点云的旋转因子，因此这种方法得到的变形量虽然精度高，但其可靠性低。

综上所述，现有技术中对危岩体稳定性监测，存在监测结果仅限于对危岩体局部表面运动情况的分析，其分析不够全面的问题。

发明内容

本发明实施例提供一种线状特征提取用于地质危岩体稳定性评估方法，用以解决现有技术中存在对危岩体稳定性监测的结果仅限于对危岩体局部表面运动情况的分析，其分析不够全面的问题。

本发明实施例提供一种线状特征提取用于地质危岩体稳定性评估方法，包括：

获取危岩体表面位置的两期点云数据；

对两期点云数据均进行植被点数据和无关噪声点数据去除处理；

通过地物特征点对两期点云数据进行粗配准，并通过ICP算法对两期点云数据进行精配准；

采用克里金插值方法，将两期点云数据分别生成两个危岩体表面模型；

对危岩体表面模型中的规则格网的三维坐标点集按照每一点的Z值进行灰度量化处理，将两个危岩体表面模型分别生成两个危岩体表面深度图像；

采用边缘检测算子，对两个危岩体表面深度图像分别进行特征线提取；并根据危岩体表面模型中规则格网的三维坐标点与危岩体表面深度图像中像素点的对应关系，分别获取两个危岩体表面模型中规则格网特征线的三维坐标点集合；

根据两个危岩体表面模型中规则格网特征线的三维坐标点集合，通过计算两个危岩体表面模型中规则格网特征线的三维坐标点集合中相应点的变形量，确定危岩体在监测周期内的稳定性。

较佳地，所述对危岩体表面模型中的规则格网的三维坐标点集按照每一点的Z值进行灰度量化处理，将两个危岩体表面模型分别生成两个危岩体表面深度图像；包括：

对危岩体表面模型中的规则格网的三维坐标点进行搜索，确定危岩体表面模型中的规则格网的三维坐标点中的最大Z值和最小Z值；

根据最大Z值和最小Z值，通过公式(1)，确定危岩体表面模型中的规则格网中的每个三维坐标点的像素灰度值；

将危岩体表面模型中的规则格网中的三维坐标点中的X坐标和Y坐标转化为危岩体表面深度图像的二维坐标；其中，危岩体表面深度图像的二维坐标点与危岩体表面深度图像的像素点对应；

根据危岩体表面模型中的规则格网中的每个三维坐标点的像素灰度值和危岩体表面深度图像的二维坐标，确定危岩体表面深度图像；

公式(1)如下所示：

其中，G_i为规则格网的三维坐标点灰度值；Z_i为规则格网的三维坐标点高程值；Z_max为规则格网的三维坐标点中的最大Z值；Z_min为规则格网的三维坐标点中的最小Z值。

较佳地，所示采用边缘检测算子，对两个危岩体表面深度图像分别进行特征线提取；包括：

利用高斯滤波器对危岩体表面深度图像进行平滑处理；

确定危岩体表面深度图像的幅值和方向；

对危岩体表面深度图像的幅值进行最大化抑制处理；

通过双阈值算法跟踪危岩体表面深度图像边缘。