基于光反射率突變的受力巖石裂紋提取方法

高祥， 高亞楠

（1. 安徽理工大學(xué) 礦業(yè)工程學(xué)院，安徽 淮南 232001；2. 安徽理工大學(xué) 深部煤礦采動(dòng)響應(yīng)與災(zāi)害防控國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，安徽 淮南 232001）

0 引言

在巷道、硐室等地下工程中，圍巖裂紋發(fā)育、貫通是導(dǎo)致圍巖結(jié)構(gòu)失穩(wěn)的主要原因，而裂紋識(shí)別與提取是認(rèn)識(shí)圍巖裂紋演變規(guī)律的基礎(chǔ)。常見的裂紋提取方法有可見光拍照[1]、CT掃描[2]、電鏡掃描[3]、聲學(xué)成像[4]、紅外熱成像[5]、薄片顯微觀測(cè)[6]等。其中，CT掃描和聲學(xué)成像法能夠探測(cè)到巖石內(nèi)部裂紋發(fā)育信息，但設(shè)備昂貴，現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用困難；可見光照片在巖石力學(xué)實(shí)驗(yàn)中應(yīng)用最為廣泛。此外，在智能礦山建設(shè)過(guò)程中，視頻監(jiān)測(cè)裝置已被廣泛應(yīng)用[7]，獲得了大量視頻數(shù)據(jù)，為研究基于可見光照片的受力巖石裂紋提取方法提供了數(shù)據(jù)來(lái)源。

基于可見光照片的受力巖石裂紋提取方法主要包括閾值分割二值化法[8-9]、邊緣檢測(cè)法[10-11]、區(qū)域生長(zhǎng)法[12-13]等。這些方法對(duì)單張照片的分析較方便快捷，對(duì)由顏色相近的礦物組成的巖石（如砂巖）裂紋的提取效果較好[14]，但對(duì)于由多色礦物組成的復(fù)雜巖石（如花崗巖），由于不同礦物灰度存在較大差異，礦物邊界會(huì)被一并搜出，對(duì)裂紋提取造成干擾。另外，對(duì)視頻監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析時(shí)，需要首先確定視頻圖像中是否存在裂紋。實(shí)際上，巖石裂紋之所以能被肉眼識(shí)別，根本原因在于裂紋反射率與巖石反射率不同。在巖石受力變化過(guò)程中，不僅紅外反射率[15-17]、微波反射率會(huì)發(fā)生變化[18-19]，可見光反射率也會(huì)發(fā)生變化?！?br>