基于ASIFT与RANSAC算法的岩体结构三维重建方法研究

发布时间：2018-03-27 15:16

  本文选题：岩体结构　切入点：三维重建　出处：《隧道建设》2017年07期

【摘要】：隧道开挖过程中岩体结构面信息获取的快慢和准确程度直接影响隧道施工的安全,针对三维重建算法效率低的问题,提出一种基于ASIFT与RANSAC算法的岩体结构三维重建方法和策略。首先采用普通数码相机快速获取一系列真实描述岩体结构的数字影像;然后针对岩体影像比例尺与倾斜角变化大、纹理相对贫乏的特点,采用ASIFT匹配算法与RANSAC误匹配点剔除算法来保证立体影像之间稀疏匹配的效率和可靠性;最后采用光束法联合平差方法对系列影像之间的相对位置与姿态进行求解,并综合利用核线几何约束、半全局匹配、多视最小二乘匹配等策略实现岩体影像的密集匹配,最终提取出岩体的三维信息。工程实践表明:基于ASIFT与RANSAC算法的岩体结构三维重建方法可以方便地实现工程岩体结构面完全非接触式测量,有效提高测量效率,避免测量人员暴露于未支护岩体下的危险。
[Abstract]:In the process of tunnel excavation, the speed and accuracy of obtaining the information of rock mass structure face directly affect the safety of tunnel construction, aiming at the problem of low efficiency of 3D reconstruction algorithm. This paper presents a method and strategy for 3D reconstruction of rock mass structure based on ASIFT and RANSAC algorithm. Firstly, a series of real digital images of rock mass structure are obtained by ordinary digital camera, and then the scale and angle of rock mass image vary greatly. In order to ensure the efficiency and reliability of sparse matching between stereo images, the ASIFT matching algorithm and the RANSAC mismatch elimination algorithm are adopted in order to ensure the sparse matching between stereo images. Finally, the relative position and attitude of the series images are solved by the combination of beam method and adjustment method, and the dense matching of rock mass images is realized by using the kernel geometric constraints, semi-global matching and multi-visual least square matching. Finally, the 3D information of rock mass is extracted. The engineering practice shows that the 3D reconstruction method of rock mass structure based on ASIFT and RANSAC algorithm can easily realize the complete non-contact measurement of engineering rock mass structure plane, and improve the measuring efficiency effectively. Avoid exposure of surveyors to unsupported rock mass.
【作者单位】： 解放军理工大学爆炸冲击防灾减灾国家重点实验室;南京理工大学机械工程学院;
【基金】：国家重点基础研究发展规划“973”项目(2013CB036005) 博士后基金(2017M611816) 国家自然科学基金青年项目(51608529)
【分类号】：U452.11

【参考文献】

相关期刊论文 前8条

1 侯一凡;王栋;邢帅;徐青;葛忠孝;;基于立体视觉的在线实时测量系统设计与实现[J];计算机应用;2016年05期

2 王凤艳;陈剑平;杨国东;孙丰月;姜琦刚;;基于数字近景摄影测量的岩体结构面几何信息解算模型[J];吉林大学学报(地球科学版);2012年06期

3 何周灿;王庆;杨恒;;图像特征匹配中一种高效的鲁棒估计算法[J];中国图象图形学报;2011年01期

4 王述红;张靖杰;李云龙;刘宇;;工程岩体开挖过程全空间块体搜索及其系统研制[J];东北大学学报(自然科学版);2010年07期

5 王述红;杨勇;王洋;郭牡丹;张敏思;;基于数字摄像测量的开挖空间模型及不稳块体的快速识别[J];岩石力学与工程学报;2010年S1期

6 叶英;穆千祥;张成平;;隧道施工多元信息预警与安全管理系统研究[J];岩石力学与工程学报;2009年05期

7 郭红玉;王鉴;;一种基于RANSAC基本矩阵估计的图像匹配方法[J];红外;2008年02期

8 王凤艳;陈剑平;付学慧;石丙飞;;基于VirtuoZo的岩体结构面几何信息获取研究[J];岩石力学与工程学报;2008年01期

相关硕士学位论文 前2条

1 王栋;嵌入式数字近景摄影测量系统的研究[D];解放军信息工程大学;2012年

2 张文;基于三维激光扫描技术的岩体结构信息化处理方法及工程应用[D];成都理工大学;2011年

【共引文献】

相关期刊论文 前10条

1 熊自明;董鑫;王明洋;张清华;马超;;基于ASIFT与RANSAC算法的岩体结构三维重建方法研究[J];隧道建设;2017年07期

2 杨勇;张敏思;王述红;王存根;;钓鱼台隧道复杂围岩设计施工过程关键块确定技术[J];现代隧道技术;2017年03期

3 王存根;王述红;张紫杉;高红岩;;含结构面岩体的岩桥贯通系数修正及其应用[J];工程力学;2017年05期

4 Liu Chao;Li Shugang;Cheng Cheng;Cheng Xiaoyu;;Identification methods for anomalous stress region in coal roadways based on microseismic information and numerical simulation[J];International Journal of Mining Science and Technology;2017年03期

5 庞战;滕奇志;何海波;;基于SIFT的岩石薄片图像拼接[J];微型机与应用;2017年06期

6 胡高建;杨天鸿;胡忠强;于庆磊;赵永;周靖人;;基于Mathews稳定图等方法的多角度采空区群稳定性分析评价[J];采矿与安全工程学报;2017年02期

7 吴战广;张献州;张瑞;杨龙杰;;基于物联网三层架构的地下工程测量机器人远程变形监测系统[J];测绘工程;2017年02期

8 陈建琴;李晓军;朱合华;;基于点云的岩体间距与粗糙度的自动化提取[J];地下空间与工程学报;2017年01期

9 周欣;杨国鹏;杨俊峰;;“天绘一号”卫星中级产品质量控制方法研究[J];航天返回与遥感;2017年01期

10 胡高建;杨天鸿;王述红;周靖人;赵永;;结构面切割不同岩性巷道围岩关键块体研究[J];金属矿山;2017年02期

相关硕士学位论文 前10条

1 张小越;基于TLS技术的岩体结构面识别方法研究[D];长安大学;2016年

2 刘伟鹏;成贵铁路危岩体三维激光测量技术研究[D];西南交通大学;2016年

3 杨乐;基于RBF神经网络的近景摄影测量立体匹配技术研究[D];中北大学;2015年

4 吴江;车载三维激光扫描系统在农村集体建设用地确权中的应用[D];长安大学;2015年

5 毕进超;三维激光扫描技术在危岩体变形监测中的应用研究[D];长安大学;2015年

6 黄江;基于三维激光扫描技术的危岩稳定性信息化研究[D];成都理工大学;2014年

7 荆洪迪;基于三维激光扫描的岩体节理信息提取研究[D];东北大学;2013年

8 代世威;地面三维激光点云数据质量分析与评价[D];长安大学;2013年

9 吴宇宁;三维激光扫描技术在油气设备形位检测中的应用研究[D];长安大学;2012年

10 朱云福;基于三维激光扫描数据的岩体结构面识别方法研究及系统研制[D];中国地质大学(北京);2012年

【二级参考文献】

相关期刊论文 前10条

1 蓝朝桢;耿迅;徐青;崔平远;;基于序列影像的小天体三维形状重建方法研究[J];深空探测学报;2014年02期

2 杨天鸿;于庆磊;陈仕阔;刘洪磊;于天亮;杨利明;;范各庄煤矿砂岩岩体结构数字识别及参数表征[J];岩石力学与工程学报;2009年12期

3 王述红;杨勇;王洋;张少林;郭牡丹;;裂隙岩体隧道施工关键块体识别数值方法[J];地下空间与工程学报;2009年05期

4 王述红;杨勇;郭牡丹;王洋;;岩体隧道施工诱发的关键块体三维模型及其验证[J];东北大学学报(自然科学版);2009年06期

5 张奇华;邬爱清;;边坡及洞室岩体的全空间块体拓扑搜索研究[J];岩石力学与工程学报;2008年10期

6 范留明;王中锋;李宁;;基于近景摄影测量法计算掘进隧洞中切穿顶拱的裂隙面产状[J];地球科学与环境学报;2008年03期

7 王凤艳;陈剑平;付学慧;石丙飞;;基于VirtuoZo的岩体结构面几何信息获取研究[J];岩石力学与工程学报;2008年01期

8 李浩;杜丽丽;贾晓敏;杨彪;;基于数码影像的边坡工程地质编录信息系统[J];华南理工大学学报(自然科学版);2008年01期

9 胡子平;;复杂岩溶隧道突水突泥防灾报警系统设计[J];现代隧道技术;2007年06期

10 Goh K.S.James;Jenkins Paul;黄育君;郎剑;;自动化实时监测系统在中国台湾高速铁路浅埋隧道的应用[J];铁道标准设计;2007年S1期

相关硕士学位论文 前10条

1 施星波;基于三维激光扫描数据的岩体结构面产状识别方法研究[D];中国地质大学（北京）;2010年

2 胡戬;三维激光扫描技术中纹理图像与点云的配准[D];南京理工大学;2009年

3 谭燕;基于非量测数码相机的近景摄影测量技术研究[D];中南大学;2009年

4 李丹;面向三维激光扫描的无变形纹理映射技术研究[D];南京理工大学;2008年

5 李真;基于DSP的机器人视觉系统的设计与实现[D];江南大学;2008年

6 陈晓雪;基于三维激光影像扫描系统的边坡位移监测预测研究[D];北京林业大学;2008年

7 张凯;三维激光扫描数据的空间配准研究[D];南京师范大学;2008年

8 龚辉;基于四元数的线阵CCD影像定位技术研究[D];解放军信息工程大学;2008年

9 白成军;三维激光扫描技术在古建筑测绘中的应用及相关问题研究[D];天津大学;2007年

10 董秀军;三维激光扫描技术及其工程应用研究[D];成都理工大学;2007年

【相似文献】

相关期刊论文 前4条

1 曾芳金,钟盛文,李雯;某矿山陷落区隐伏空洞对公路稳定性影响的数值模拟分析[J];中国钨业;1998年06期

2 秦四清,林韵梅;岩体结构及岩石破碎中的分形结构[J];露天采矿;1991年04期

3 ;在片麻岩结构中岩体结构参数对TBM工作性能的影响[J];采矿技术;2006年01期

4 贾洪彪;唐辉明;刘佑荣;;用Monte-Carlo模拟方法评价桥基岩体结构性质[J];岩土力学;2002年S1期

，

本文编号：1672065