基于分数阶微分及灰度和形状的节理裂隙提取

摘要

岩石节理裂隙特征及其分布的精确测量和分析对矿山的安全开采及安全维护十分重要,但由于节理裂隙的复杂及岩石表面的粗糙,造成精确快速测量分析困难.虽然近年新引进的图像技术已经越来越多地应用到岩石节理裂隙的测量分析中,但传统的图像算法还是很难提取详细的信息.故此,提出一种基于节理裂隙走向和间距信息的节理裂隙提取分割算法.首先采用自适应分数阶微分算法对岩石节理裂隙图像进行平滑和增强处理,使节理裂隙边界更加清晰,同时去除大量孤立点噪声;然后对灰度图像进行初分割,结合梯度图像和灰度图像的信息提取出部分节理裂隙信息,并尽可能地抑制噪声;接着对初步提取的节理裂隙进行抑制毛刺的骨架提取;最后基于节理裂隙线段的走向和间距信息进行节理裂隙段之间间隙的缝合.实验结果表明,对于岩石节理裂隙明显但含有多噪声的图像,该算法对岩石节理裂隙的提取具有良好的效果,为快速精确地在岩石工程中测量和分析节理裂隙奠定基础.