巖石節(jié)理三維重建技術(shù)研究.pdf

1、三維重建一直是計算機(jī)視覺研究的重點(diǎn)和熱點(diǎn)之一，它在物體識別、機(jī)器人導(dǎo)航、虛擬現(xiàn)實(shí)、醫(yī)學(xué)圖像重建、地形勘測和工業(yè)檢測等領(lǐng)域都有著廣泛的應(yīng)用?，F(xiàn)在許多國家都采用深埋的方法來處理核廢料。為了保證安全，核廢料必須被埋在地質(zhì)結(jié)構(gòu)穩(wěn)定的地方，該處的巖石應(yīng)該裂縫 (節(jié)理) 較少，裂縫也應(yīng)該不與外界連通，以保證廢料不會經(jīng)過一段時間就沿著裂縫發(fā)生核泄漏。為了尋找符合深埋核廢料條件的地質(zhì)結(jié)構(gòu)，就需要詳細(xì)了解地下巖石的節(jié)理結(jié)構(gòu)。而研究人員不可能在地表看到巖石

2、內(nèi)部的情況，又不可能把巖石全部從地下取出。因此研究人員采用采樣的方法，在探測的地方鉆取一段柱形巖心。對巖芯切片后進(jìn)行數(shù)字取像，然后輸入計算機(jī)，最后根據(jù)切片圖像中節(jié)理的三維重建結(jié)果來分析該處地下巖石的內(nèi)部結(jié)構(gòu)。 本文首先分析了現(xiàn)有的各種三維重建技術(shù)，指出了巖石節(jié)理三維重建的特點(diǎn)，并根據(jù)源數(shù)據(jù)為切片圖像選用了基于序列斷層圖像的重建方法。接著具體介紹了基于序列斷層圖像的三維重建技術(shù)中的關(guān)鍵技術(shù)：圖像分割、輪廓提取、輪廓對應(yīng)、輪廓插值、

3、三維數(shù)據(jù)可視化。然后通過對巖石圖像特點(diǎn)的分析，選取了適當(dāng)?shù)倪吘壐櫵惴ㄌ崛r石輪廓，并在提取邊緣的同時進(jìn)行輪廓采樣，提高了運(yùn)算速度。文中重點(diǎn)研究了巖石輪廓的插值算法，在分析中，綜合考慮了輪廓質(zhì)心的位置，輪廓上點(diǎn)的切向，質(zhì)心到點(diǎn)的向量三方面的因素，提出了一種新的點(diǎn)匹配算法。點(diǎn)匹配算法是各種插值算法的核心，本文將匹配好的輪廓用線性插值方法得到了良好的插值結(jié)果，而且其在出現(xiàn)輪廓一對多 (分叉) 的情況時，仍然有效。本算法的優(yōu)點(diǎn)還體現(xiàn)于：匹配好