[发明专利]一种野外岩石结构面粗糙度的量测及计算方法

权利要求书

1.一种野外岩石结构面粗糙度的量测及计算方法，其特征在于，包括如下步骤：

步骤1、利用平直木条构建闭合的控制框架，所述控制框架的木条位于不同的平面，在木条贴上摄影测量标记点标签纸形成拍摄控制点和建模校准点；

步骤2、对控制框架进行校准，使其达到设定的精度要求；

步骤3、将校准后的控制框架固定在待测结构面上，选择不同的位置对待测结构面进行拍摄，拍摄范围包含整个框架；

步骤4、利用步骤3得到的照片，建立野外岩石结构面的三维点云模型；

步骤5、利用步骤4建立的三维点云模型提取结构面任一方向的粗糙度轮廓曲线；

步骤6、利用步骤5提取的结构面粗糙度轮廓曲线计算结构面粗糙度分形维数；

步骤7、利用步骤6得到的岩石结构面粗糙度分形维数，计算出对应的岩石结构面粗糙度系数；

所述步骤5提取结构面任一方向的粗糙度轮廓曲线的具体步骤为：

步骤5.1、通过任一个平面A与重建的三维点云结构面模型进行垂直相交，提取与该平面在一定距离范围内的点云坐标；

步骤5.2、将提取的点云坐标沿着平面A的法线方向，向平面A垂直投影得到投影点的二维坐标；

步骤5.3、对得到的投影点采用线性插值法进行优化，将优化后的投影点连结即得该方向的结构面粗糙度曲线。

2.根据权利要求1所述的一种野外岩石结构面粗糙度的量测及计算方法，其特征在于，所述步骤1的控制框架为矩形，组成矩形控制框架的四根木条不在同一水平面，矩形控制框架上所贴的标签纸个数不少于7个。

3.根据权利要求1所述的一种野外岩石结构面粗糙度的量测及计算方法，其特征在于，所述步骤3的拍摄位置至少为5个，包括在正对固定控制框架的结构面，以及以结构面为平面，以45°角为仰角或俯角的上下左右四个位置。

4.根据权利要求1所述的一种野外岩石结构面粗糙度的量测及计算方法，其特征在于，所述步骤4建立野外岩石结构面的三维点云模型，具体步骤为：

步骤4.1、进行SIFT特征匹配：采用SIFT算法对图像进行特征匹配，得到多视图之间的几何关系；

步骤4.2、建立稀疏点云：对得到的几何关系采用光束法平差(Bundle Adjustment)得出图像匹配点的坐标，建立稀疏点云；

步骤4.3、生成稠密三维点云，建立三维点云模型：首先根据建立的稀疏点云，由运动恢复结构(SFM)算法分析相机运动进而寻找三维点云结构；然后利用聚类的多视点立体视图(CMVS)对三维点云结构进行聚簇；最后采用基于面片模型的密集匹配(PMVS)对聚簇进行匹配、扩展、过滤完成密集匹配同时生成稠密三维点云，即得到野外岩石结构面的三维点云模型。

5.根据权利要求1所述的一种野外岩石结构面粗糙度的量测及计算方法，其特征在于，所述步骤6通过最小二乘法计算粗糙度分形维数。

6.根据权利要求1所述的一种野外岩石结构面粗糙度的量测及计算方法，其特征在于，步骤7计算岩石结构面粗糙度系数的公式为：

JRC＝2589814.091D³-7962029.588D²+8158190.255D-2785975.081

式中，D为结构面粗糙度分形维数，JRC为对应的岩石结构面粗糙度系数。