基于煤岩体CT图像裂隙三维重建及其特性研究

发布时间：2020-02-14 10:51

【摘要】：随着可视化技术以及图形图像技术的发展,以二维图像为基础所构建的岩石结构三维模型在地质学研究和煤炭开采工作中占有越来越重要的地位。如何通过平面影像数据有效的获取煤岩体裂隙的渗透特征以及其他相关信息成为目前地质研究的热点之一。科学计算可视化是运用计算机图形学或者一般图形学的原理和方法,将科学与工程计算等产生的大规模数据转换为图形、图像,以更加直观的形式展现出来。为了更好的实现裂隙边界特征的增强,需要运用图像处理技术对CT图像数据进行相关处理,本论文主要是运用了MATLAB自主编程实现对煤岩体CT图像的图像增强和图像分割,从而获得下文需要的关于裂隙的CT图像。论文介绍了科学可视化领域中经典的可视化工具包(Visualization Toolkit,VTK)软件,论述了三维重建中常用的两种绘制方法,即面绘制方法和体绘制方法的原理,以及比较了两种绘制方法的优缺点和实用环境。在Visual C++6.0环境下借助VTK,运用了面绘制方法中的Marching Cubes算法和体绘制方法中的Ray Casting算法对煤岩体CT图像中的裂隙结构进行三维重建,实现了三维渗流裂隙系统的可视化。论文介绍了实现三维交互技术中的几个关键技术,首先论述了三维观察技术中两个主要的技术特征是坐标变化和投影,为下文实现三维拾取技术奠定了理论基础。论文还介绍了针刺取点算法的原理,以及针刺取点算法如何在VTK中实现的方法,研究了VTK三维模型交互式操作方法,使用平行透视下的拾取基质实现了对三维渗流裂隙系统中的关于裂隙的特征点选取,探索了三维交互式的设计,为三维结构提取的实现奠定了基础。最后,本论文研究了利用三维拾取功能所获得特征点坐标实现对裂隙的三维测量,从而完成对三维裂隙相关参数的统计,得出裂隙的相关特性。
【图文】：

技术路线图

图 2-1 淮北矿区构造纲要图Figure 2-1 Structure outline in Huaibei coalfield南煤矿矿处在应力集中地区，在宿南向斜西南部转折端，是一倾向 NE、向 SW 凸出的弧形单斜构造，如图 2-2 所示。在中部及东部普遍发，褶皱的轴向与地层走向趋于一致，地层倾角由北往南逐渐减小。斜和张学屋向斜东部轴向与地层走向趋于一致[86]。其中，本文的数中的 8 号煤样测试实验。矿井断层构造发育密集，其中以 NNE 向断层最为发育，NWW 向断一致。由于经历过较强的伸展型应力作用，断层剖面组合形式以堑合为主。复杂的矿井地质条件使煤层之间产生了明显的滑动现象，，层的强烈形变。因此，构造煤发育地带反映了滑动面附近的强变形
【学位授予单位】：中国矿业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2017
【分类号】：TP391.41;P618.13

【参考文献】

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本文编号：2579468