[发明专利]一种基于颜色特征的数字式钻孔图像土层检测定位方法

说明书

本发明公开了一种基于数字式钻孔图像的土层检测方法，首先根据数字式钻孔图像土层的颜色特征在HSV颜色空间设置H、S、V三个参数的阈值，实现土层的检测与分割；然后通过设置像素密度阈值来计算土层的定位，具体包括两次垂直窗口阈值检测和一次水平窗口阈值检测，从而得到土层的深度，厚度及方位角信息。相比现有技术，该方法具有对钻孔图像内土层自动检测和定位的优势，人力消耗小，准确率和效率高。

技术领域

本发明涉及一种图层检测定位方法，具体涉及一种基于颜色特征的数字式钻孔图像土层检测定位方法，属于岩土层介质分析技术领域。

背景技术

随着我国国民经济的快速发展，大规模的岩体工程建设正在兴起，如隧道、蓄水大坝、地下的矿山井巷、水电引水隧道、地下厂房和核废料处置库等。上述岩体工程在施工运营期间的结构稳定性问题是岩石力学工作者最为关心的问题，其中对于地下岩体中土层位置的检测和定位是结构稳定性问题中的一大核心。

数字式钻孔摄像技术因其可以直观的反映岩石的颜色及其纹理信息而被一线及科研人员喜爱，它为科研工作者对地下岩土层结构分析提供了一个全新的方法和途径，基于此，在对地下岩体中土层检测时，由于土层在颜色上与普通岩层具有较大的差异，利用颜色空间进行操作是一个很直观和有效的切入点。

如中国发明专利公开号CN 105898236 A，它公开了一个智能化数字式钻孔全景摄像装置，该装置首先以光学系统和实时摄像设备采集得到360度全景图像，而后经过数字化技术形成平面的二维彩色平面图，操作便捷，方便智能，高度还原了沿孔壁岩层的颜色信息，适用于对地下岩体中土层的检测和定位，但目前对该装置采集到的图像中土层的检测和定位还需根据人眼进行主观性区分辨别，缺乏客观数据支持，还存在错分和漏分的缺陷，效率不高。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的缺陷，提供一种基于颜色特征的数字式钻孔图像土层检测与定位的方法，旨在实现对于数字钻孔摄像系统采集到的图像中土层的自动化检测定位，进一步提升土层检测定位的准确率和效率。

本发明是这样实现的：

一种基于颜色特征的数字式钻孔图像土层检测定位方法，包括以下步骤：

S0将数字式钻孔摄像系统在向地下延伸的钻孔中拍摄的三维全景图片经数字化技术处理之后，形成计算机可识别的二维彩色平面图。

S1将S0中的二维彩色平面图从RGB颜色空间转到HSV颜色空间，并在HSV颜色空间中对该彩色图像做直方图均衡化；

S2设置基于HSV颜色空间中的三对阈值，即H(色调)分量的最高值和最低值、S(饱和度)分量的最高值和最低值、V(明度)分量的最高值和最低值，对图像中的土质部分进行检测；

S3形态学开运算，去除一些噪点；

S4形态学闭运算，连接一些连通域；

S5对上述处理过的图像按固定窗口长度进行分割，计算每个窗口内的白色像素点的像素密度；

S6经过对大量图像中土层位置的多次不同像素密度阈值判定，选取定位效果最好的设置第一道像素密度阈值ρ_Ⅰ，下面步骤S8及S10中阈值的选取方法同理；

S7对于满足第一道阈值的窗口位置进行记录，并进行第二次固定窗口长度的分割，再次计算子窗口内的白色像素点的像素密度；

S8设置第二道像素密度阈值ρ_Ⅱ；

S9对满足第二道阈值的子窗口进行记录，根据两次窗口的位置和两次窗口的固定长度计算土质在图片中的相对位置h'和厚度d'；

S10设置第三道像素密度阈值ρ_Ⅲ；