CN114862783A - 一种表征岩石结构面吻合程度的方法及设备 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种表征岩石结构面吻合程度的方法及设备，本发明所提供的表征岩石结构面吻合程度的方法根据两个待表征岩石结构面的相对位置关系以及灰度图的像素点灰度值，获得全部像素对的高程差信息；其中，每个像素对中的两个像素点分别属于两个待表征岩石结构面灰度图的像素点，高程差信息用于表征每个像素对中的两个像素点在两个待表征岩石结构面上对应的位置的高程之差；根据全部像素对的高程差信息，获得满足预设高程差条件的像素对的占比信息，以利用占比信息表征两个待表征岩石结构面的吻合程度，相比于传统结构面吻合程度二维定量表征方法，本发明提供的表征岩石结构面吻合程度的方法更为快捷、方便。

Description

一种表征岩石结构面吻合程度的方法及设备

技术领域

本发明涉及岩石力学技术领域，具体涉及一种表征岩石结构面吻合程度的方法及设备。

背景技术

在自然状态下，天然岩体中往往存在大量的不连续结构面。这些不连续的结构面直接影响了工程岩体的强度，尤其对岩体的剪切强度影响显著。通常情况下，结构面的剪切强度以及结构面的接触性质对岩体的整体强度、稳定性以及渗透作用等性质起着极为重要的作用。其中，结构面之间的吻合程度又是影响结构面的接触性质及状态的重要参数，因此，对两个结构面吻合程度的研究具有重要的工程意义。

现有技术中的定量表征岩石结构面吻合程度的方法大多是从二维剖面进行分析，并将二维剖面进行离散，基于各个离散线段夹角与高度的差异，提出吻合度系数定量计算方法。但是，自然状态下岩石节理结构面都是三维状态的，并且空间差异性很大，只用二维剖面以及离散化的线段对结构面吻合度进行定量分析显然具有局限性、片面性。

发明内容

鉴于以上所述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种表征岩石结构面吻合程度的方法及设备，用于解决二维剖面以及离散化的线段对结构面吻合度进行定量分析显然具有局限性、片面性的问题。

为实现上述目的及其他相关目的，本发明提供一种表征岩石结构面吻合程度的方法及设备，所述表征岩石结构面吻合程度的方法包括：

根据两个待表征岩石结构面的相对位置关系以及灰度图的像素点灰度值，获得全部像素对的高程差信息；其中，每个所述像素对中的两个所述像素点分别属于两个所述待表征岩石结构面灰度图的像素点，所述高程差信息用于表征每个所述像素对中的两个所述像素点在两个所述待表征岩石结构面上对应的位置的高程之差；

根据全部所述像素对的所述高程差信息，获得满足预设高程差条件的所述像素对的占比信息，以利用所述占比信息表征两个所述待表征岩石结构面的吻合程度；

在其中一个实施例中，所述方法还包括：

将轴向横截面相同的柱状岩石试样破坏成两部分，并扫描获得两个所述待表征岩石结构面的灰度图；

在其中一个实施例中，所述根据两个待表征岩石结构面的相对位置关系以及灰度图的像素点灰度值，获得全部像素对的高程差信息包括：

所述根据两个所述待表征岩石结构面的相对位置关系，获得灰度图位置信息，其中，所述灰度图位置信息用于标识两个所述待表征岩石结构面的灰度图中每个像素点的行序号和列序号；

根据所述灰度图位置信息，对两个所述待表征岩石结构面的灰度图中的像素点进行配对；

根据两个所述待表征岩石结构面的灰度图的像素点灰度值，获得全部像素对的高程差信息；

在其中一个实施例中，两个所述待表征岩石结构面的灰度图中，所述岩石试样的成像区域尺寸值和位置均相同；

对应地，所述根据所述灰度图位置信息，对两个所述待表征岩石结构面的灰度图中的像素点进行配对包括：

根据所述灰度图位置信息，将两个所述待表征岩石结构面的灰度图中行序号和列序号相同的像素点配成一个像素对；

在其中一个实施例中，所述根据所述灰度图位置信息，对两个所述待表征岩石结构面的灰度图中的像素点进行配对包括：

根据所述岩石试样的横截面尺寸值和所述灰度图位置信息，获得成像区域位置信息，其中，所述成像区域位置信息用于标识在两个所述待表征岩石结构面的灰度图中，所述岩石试样成像区域中每个像素点的行序号和列序号；

根据所述成像区域位置信息，对两个所述待表征岩石结构面的灰度图中的像素点进行配对；

在其中一个实施例中，所述根据所述岩石试样的横截面尺寸值和所述灰度图位置信息，获得成像区域位置信息包括：

根据两个待表征岩石结构面的灰度图的像素点灰度值和所述岩石试样的横截面尺寸值，分别确定出所述岩石试样在两个所述待表征岩石结构面的灰度图中的成像区域；

根据所述灰度图位置信息，获得所述成像区域位置信息；

在其中一个实施例中，所述将轴向横截面相同的柱状岩石试样破坏成两部分，并延轴向扫描获得两个所述待表征岩石结构面的灰度图包括：

将轴向横截面相同的柱状岩石试样破坏成两部分，并对破坏后的所述岩石试样进行三维扫描，获得所述岩石试样的三维模型数据；

利用所述岩石试样的三维模型数据，提取出两个所述待表征岩石结构面的灰度图；

在其中一个实施例中，所述根据全部所述像素对的所述高程差信息，获得满足预设高程差条件的所述像素对的占比信息包括：

当所述像素对的高程差值小于或者等于预设高程差值时，确定所述像素对满足所述预设高程差条件；

在其中一个实施例中，所述预设高程差值为全部所述像素对的高程差值的平均值。

除此之外，本发明实施例还提供了一种表征岩石结构面吻合程度的设备，采用了上述表征岩石结构面吻合程度的方法。

如上所述，本发明所提供的表征岩石结构面吻合程度的方法根据两个待表征岩石结构面的相对位置关系以及灰度图的像素点灰度值，获得全部像素对的高程差信息；其中，每个所述像素对中的两个所述像素点分别属于两个所述待表征岩石结构面灰度图的像素点，所述高程差信息用于表征每个所述像素对中的两个所述像素点在两个所述待表征岩石结构面上对应的位置的高程之差；根据全部所述像素对的所述高程差信息，获得满足预设高程差条件的所述像素对的占比信息，以利用所述占比信息表征两个所述待表征岩石结构面的吻合程度，相比于传统结构面吻合程度二维定量表征方法，本发明提供的表征岩石结构面吻合程度的方法更为快捷、方便。

附图说明

图1为本发明提供的表征岩石结构面吻合程度的方法流程图；

图2为本发明提供的第一待表征岩石结构面的灰度图；

图3为本发明提供的第二待表征岩石结构面的灰度图；

图4为本发明提供的获得全部像素对的高程差信息的方法流程图；

图5为本发明提供的像素点配对的方法流程图；

图6为本发明提供的获得成像区域位置信息的方法流程图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

需要说明的是，本发明实施例中所提供的图示仅以示意方式说明本发明的基本构想，虽图示中仅显示与本发明中有关的组件而非按照实际实施时的组件数目、形状及尺寸绘制，其实际实施时各组件的形态、数量及比例可为一种随意的改变，且其组件布局形态也可能更为复杂。

实施例一

如图1所示，本发明实施例提供一种表征岩石结构面吻合程度的方法，进一步地包括以下步骤：

S1：根据两个待表征岩石结构面的相对位置关系以及灰度图的像素点灰度值，获得全部像素对的高程差信息；其中，每个像素对中的两个像素点分别属于两个待表征岩石结构面灰度图的像素点，高程差信息用于表征每个像素对中的两个像素点在两个待表征岩石结构面上对应的位置的高程之差；

具体地，在本发明实施例中，灰度图用于利用待表征岩石结构面的灰度分布表征将待表征岩石结构面的形貌状况，需要将获取到的待表征岩石结构面进行灰度量化，即将待表征岩石结构面在灰度图中的颜色用相对值为0-255的数值进行表示，进而用于确认待表征岩石结构面任一像素点在灰度图中的灰度值。

具体地，在本发明实施例中，根据两个待表征岩石结构面的相对位置关系可以将分别属于两个待表征岩石结构面灰度图中的像素点作为像素对，进而通过两个待表征岩石结构面的相对位置关系以及灰度图的像素点灰度值可以获得全部像素对的高程差信息，其中，高程差信息用于表征每个像素对中的两个像素点在两个待表征岩石结构面上对应的位置的高程之差。

可以理解的是，两个待表征岩石结构面的相对位置关系可能随着结构面形态和大小的变化存在差异，因此不同试样的高程差信息可能也会相应地存在不同，本发明实施例采用灰度图的像素点灰度值表征结构面上的位置可以更为快捷地确定每个像素对中的两个像素点在两个待表征岩石结构面上对应的位置，进而通过计算每个像素对中的两个像素点之间的高程之差更加精确地描述全部像素对的高程差信息。

示例性地，本发明实施例为了进一步解释上述内容、提供了一种用于计算任意像素对中两像素点之间的高程差的方法，其中，前述高程差计算方法可以如以下计算式所示：

Δz_i＝|z_ui-z_di|；

z_ui为像素对中任一像素点的高程，z_di为像素对中另一像素点的高程，Δz_i为像素对中两个像素点在两个待表征岩石结构面上对应的位置的高程之差；

可以理解的是，由于z_ui表示的高程和z_di表示的高程之间的大小关系不能直接确定，因此通过二者差值的绝对值表示二者高程之间的差值。

S2：根据全部像素对的高程差信息，获得满足预设高程差条件的像素对的占比信息，以利用占比信息表征两个待表征岩石结构面的吻合程度；

可以理解的是，占比信息用于标识满足预设高程差条件的像素对在具备高程差信息的全部像素对中所占的比例，本发明实施例通过前述占比信息可以表征两个待表征岩石结构面的吻合程度。其中，占比信息的标识方式不限，例如可以是数字或者字母等。

在计算像素对中的各像素点之间的高程差之后，根据预设高程差条件，获取满足预设高程差条件的像素对的数量；满足预设高程差条件的像素对的数量和全部像素对的数量之间的比值作为满足预设高程差条件的像素对的占比信息，本发明实施例利用该占比信息表征两个待表征岩石结构面的吻合程度。

示例性地，在此基础上，本发明实施例为了进一步解释上述内容、提供了一种用于计算满足预设高程差条件的像素对的占比信息的方法，前述占比信息的计算方法可以如以下计算式所示：

其中，m为满足预设高程差条件的像素对的数量，n为所有像素对的数量，C为满足预设高程差条件的像素对的数量在所有像素对中的占比。

根据用于计算满足预设高程差条件的像素对的占比信息的计算公式，满足预设高程差条件的像素对的占比信息C范围为0到1，满足预设高程差条件的像素对的占比信息C越大，表示两个结构面上满足容许高程差的点的数目越多，吻合程度越好。同时，可以根据不同尺寸的试样或不同精度要求的试样自行设置容许高程差，以满足不同情况对结构面吻合程度的需求。

可以理解的是，本发明实施例中计算相邻像素对的高程差信息的计算方法并非唯一，本发明实施例所提供的计算方法只是诸多计算方法中的一个示例。

本发明所提供的表征岩石结构面吻合程度的方法根据两个待表征岩石结构面的相对位置关系以及灰度图的像素点灰度值，获得全部像素对的高程差信息；其中，每个像素对中的两个像素点分别属于两个待表征岩石结构面灰度图的像素点，高程差信息用于表征每个像素对中的两个像素点在两个待表征岩石结构面上对应的位置的高程之差；根据全部像素对的高程差信息，获得满足预设高程差条件的像素对的占比信息，以利用占比信息表征两个待表征岩石结构面的吻合程度。

考虑到现有技术中的定量表征岩石结构面吻合程度的方法大多是从二维剖面进行分析，并将二维剖面进行离散，基于各个离散线段夹角与高度的差异，定量计算吻合度系数，而待表征岩石结构面大多以三维状态存在，上述现有技术中的定量分析方法不可避免地会受到待表征岩石结构面的空间差异性影响。本实施例所提供的表征岩石结构面吻合程度的方法，利用两个待表征岩石结构面的相对位置关系以及灰度图的像素点灰度值获取全部像素对的高程差信息可以将待表征岩石结构面置于三维状态下以降低空间差异性对定量分析结果的影响，并且该方法步骤简单，相对于现有技术中的定量分析方式可以更为快捷地表征待表征岩石结构面的吻合程度。

实施例二

如图1至图3所示，本发明实施例提供一种表征岩石结构面吻合程度的方法，还包括：

S0：将轴向横截面相同的柱状岩石试样破坏成两部分，并扫描获得两个所述待表征岩石结构面的灰度图。

依据上述方法得到的灰度图图像如图2和图3所示，其中，图2为其中一个待表征岩石结构面的灰度图，图3为另一个待表征岩石结构面的灰度图。进一步地，在本发明实施例中，通过将轴向横截面相同的柱状岩石试样破坏成两部分，实际上是从岩石试样的中部使之发生断裂形成两部分，而岩石试样的端面没有被破坏，从而可以自由选择待表征岩石结构面的形状，便于确定不同形状试样对应的合理预设高程差值。

在其中一个可选的方案中，将轴向横截面相同的柱状岩石试样破坏成两部分的同时，对破坏后的岩石试样进行三维扫描，获得岩石试样的三维模型数据；利用岩石试样的三维模型数据，提取出两个待表征岩石结构面的灰度图。获取三维模型数据可以使截取灰度图的步骤更加便捷，由于在二维图像的获取过程中，例如沿着轴向方向拍照时，两个待表征岩石结构面的成像角度和成像距离会产生不一致，同样地，在不同的成像角度下，受到光线照射和采光条件的影响，灰度图呈现的颜色分布也会存在差异；与此同时，由于结构面距离聚焦平面的位置不同，可能横截面在图片中的成像区域大小也会存在差异。但是，当采用三维模型数据提取灰度图时则可以通过三维状况下的数据更加立体地呈现待表征岩石结构面的节理状况。相比于获取不同角度或光线条件下的二维画面，采用三维模型则可以更为自由地选择需要进一步分析的灰度图区域，故当两个岩石被破坏后、断裂面的面积较大时，可以提取断裂面中的一部分作为待表征的结构面。

可选地，可以通过图像识别的方式获取待表征岩石结构面信息的三维文件，并将其导入计算机软件中，例如Rhino3D NURBS等软件，以获得两个结构面的三维模型。在本发明实施例中，三维数据信息的获取方式可以为扫描也可以为其他图像识别的方式；当选用扫描获取三维数据信息时，优选采用激光扫描作为获取方式，可能采用的设备可以是手持激光扫描设备等，本发明实施例对此不作具体限定。

在本发明实施例中，获得所述岩石试样的三维模型数据时可以将两个所述待表征岩石结构面沿相对方向平移，以使两个相向的所述待表征岩石结构面相互分离；沿着岩石试样的轴向方向提取两个相向的所述待表征岩石结构面的灰度图，所述灰度图用于表示所述待表征岩石结构面各像素点的灰度值。

具体地，为方便提取灰度图，可以将两个待表征岩石结构面沿轴向平移至两个待表征岩石结构面所在的三维模型恰好分离，由此可以较为快捷地提取出第一待表征岩石结构面和第二待表征岩石结构面的灰度图；上述提取灰度图的步骤可以通过在计算机软件中实现，例如可以采用Rhino3D NURBS等软件，本发明实施例对此不作具体限定。

可选地，对岩石试样进行破坏时，不宜采用脆性较大或者断裂面颗粒较大的岩石，例如砂岩等，根据发明人的具体实验表明，脆性较大或者断裂后结构面颗粒较大的岩石可能会导致最终的吻合程度误差较大；因此，在本发明实施例中，作为一种较佳的实施方案，待表征岩石通常可以采用脆性小、杨氏模量较大、劈裂后结构面颗粒较小的岩石材料，例如大理岩或花岗岩等。

基于将轴向横截面相同的柱状岩石试样破坏成两部分，并扫描获得两个待表征岩石结构面的灰度图的方法，如图4所示，在本发明实施例中，根据两个待表征岩石结构面的相对位置关系以及灰度图的像素点灰度值，获得全部像素对的高程差信息还包括以下步骤：

S11：根据两个待表征岩石结构面的相对位置关系，获得灰度图位置信息，其中，灰度图位置信息用于标识两个待表征岩石结构面的灰度图中每个像素点的行序号和列序号；

S12：根据灰度图位置信息，对两个待表征岩石结构面的灰度图中的像素点进行配对；

S13：根据两个待表征岩石结构面的灰度图的像素点灰度值，获得全部像素对的高程差信息。

可以理解的是，两个待表征岩石结构面的相对位置关系是一个相对抽象的概念，因此在确定全部像素对的高程差信息时可以用数据对相对位置关系进行表征。在本发明实施例中，利用灰度图位置信息标识两个待表征岩石结构面的灰度图中每个像素点的行序号和列序号即可以对灰度图中的像素点进行配对；在对像素点进行配对的基础上，根据两个待表征岩石结构面的灰度图的像素点灰度值，获得全部像素对的高程差信息；其中，高程差信息的获取以及高程差的计算方式可以选择实施例一中所提到的计算方法进行。

在本发明实施例中，用数据进行表征两个待表征岩石结构面的相对位置关系，即采用灰度图位置信息标识两个待表征岩石结构面的灰度图中每个像素点的行序号和列序号，并对两个待表征岩石结构面的灰度图中的像素点进行配对，以便于进行后续灰度图信息的数据处理；并且，由于灰度图信息中表征了像素点的行序号和列序号，故可以在像素点配对的同时，更为精确地获得任意像素对中的高程差信息。

作为一种较佳的实现方式，当两个待表征岩石结构面的灰度图中，岩石试样的成像区域尺寸值和位置均相同时，根据灰度图位置信息，对两个待表征岩石结构面的灰度图中的像素点进行配对包括：

根据灰度图位置信息，将两个待表征岩石结构面的灰度图中行序号和列序号相同的像素点配成一个像素对。

由于所挑选的岩石试样的成像区域尺寸值和位置均相同，故在三维模型数据作为支撑的前提下，利用灰度图位置信息可以更为快捷地对像素点进行配对以确定像素对，具体地说，在灰度图中，灰度图位置信息标识出了两个待表征岩石结构面的灰度图中每个像素点的行序号和列序号，那么当所挑选的岩石试样的成像区域尺寸值和位置均相同时，若两个像素点在两张待表征岩石结构面的灰度图中的行序号和列序号相同则可以将二者进行配对构成像素对，相比于现有技术中的定量表征方法，本发明实施例中提供的待表征岩石结构面的匹配方法更为简单，并且在后续计算中，可以较为迅速地获取所有满足预设高程差条件的像素对在所有像素对中的占比信息以作为待表征岩石结构面吻合程度的评判依据。

为了减少像素点匹配时的数据处理量，如图5所示，在执行步骤S12时还可以采用如下方法对像素点进行配对：

S121：根据岩石试样的横截面尺寸值和灰度图位置信息，获得成像区域位置信息，其中，成像区域位置信息用于标识在两个待表征岩石结构面的灰度图中，岩石试样成像区域中每个像素点的行序号和列序号；

S122：根据成像区域位置信息，对两个待表征岩石结构面的灰度图中的像素点进行配对。

换言之，本发明实施例所提供的表征岩石结构面吻合程度的方法也可以仅针对灰度图中的部分像素点进行配对，仅获得成像区域内的灰度图信息，根据所述岩石试样的横截面尺寸值和所述灰度图位置信息，获得成像区域位置信息，并基于前述成像区域位置信息对像素点进行配对，从而在减少像素点匹配时的数据处理量的同时，提升配对和高程差计算获取高程差信息的效率。

在本发明实施例中，表征岩石结构面吻合程度的方法中，如图6所示，在进行步骤S121时，即根据岩石试样的横截面尺寸值和灰度图位置信息，获得成像区域位置信息还可以包括：

S1211：根据两个待表征岩石结构面的灰度图的像素点灰度值和所述岩石试样的横截面尺寸值，分别确定出所述岩石试样在两个所述待表征岩石结构面的灰度图中的成像区域；

S1212：根据所述灰度图位置信息，获得所述成像区域位置信息。

可以理解的是，成像区域以外的区域颜色通常为全黑，由于在灰度图中，灰度值的数值范围为0-255，其中，黑色的灰度值为0，成像区域以外的区域颜色通常为全黑则意味着在灰度图中成像区域以外的区域灰度值均为零值，对于高程差计算没有意义，将其剔除后自然可以减少配对时的工作量进而提升运算效率。换言之，根据本实施例提供的前述方法，可以在待表征岩石结构面的灰度图中根据成像范围的大小，划定成像范围内有效数据，在此基础上进行像素点配对和高程差计算所需处理的数据量更小、计算的效率也因此更高。

在本发明实施例提供的表征岩石结构面吻合程度的方法中，为了使运算过程更为简单、进一步提升计算效率，作为一种较佳的实施例，根据全部像素对的高程差信息，获得满足预设高程差条件的像素对的占比信息中，当像素对的高程差值小于或者等于预设高程差值时，确定像素对满足预设高程差条件。

示例性地，本发明实施例为了进一步解释上述内容、提供了一种预设高程差条件，前述预设的高程差可以如以数学式所示：Δz_i≤h₀；其中，h₀为预设高程差；换言之，满足预设高程差条件的情形为像素对中两个像素点的高程之差小于或等于预设的高程差值。

作为一项较佳的实现方式，在本发明实施例提供的表征岩石结构面吻合程度的方法中，预设高程差值为全部像素对的高程差值的平均值；换言之，当任意像素对的两个像素点高程之差小于或等于全部像素对的高程差值的平均值时，视为其满足预设高程差条件。通过该实现方式可以更为精确地获取高程差信息，与此同时也可以简化计算步骤、提升计算效率。

本发明实施例所提供的确定所述像素对满足所述预设高程差条件的方式仅是一种可供参考的示例，可以根据不同试样或实验的精度选择合理的预设高程差条件。

实施例三

本发明实施例还提供了一种表征岩石结构面吻合程度的设备，采用了上述表征岩石结构面吻合程度的方法，包括：

高程差信息获取模块，用于根据两个待表征岩石结构面的相对位置关系以及灰度图的像素点灰度值，获得全部像素对的高程差信息；其中，每个像素对中的两个像素点分别属于两个待表征岩石结构面灰度图的像素点，高程差信息用于表征每个像素对中的两个像素点在两个待表征岩石结构面上对应的位置的高程之差；

吻合程度计算模块，用于根据全部像素对的高程差信息，获得满足预设高程差条件的像素对的占比信息，以利用占比信息表征两个待表征岩石结构面的吻合程度。

在本发明实施例中，高程差信息获取模块可以根据两个待表征岩石结构面的相对位置关系，获得灰度图位置信息，其中，灰度图位置信息用于标识两个待表征岩石结构面的灰度图中每个像素点的行序号和列序号；根据灰度图位置信息，对两个待表征岩石结构面的灰度图中的像素点进行配对；根据两个待表征岩石结构面的灰度图的像素点灰度值，获得全部像素对的高程差信息。值得注意的是，当两个待表征岩石结构面的灰度图中，岩石试样的成像区域尺寸值和位置均相同时，高程差信息获取模块还可以根据灰度图位置信息，将两个待表征岩石结构面的灰度图中行序号和列序号相同的像素点配成一个像素对。

在对灰度图中的像素点进行配对时，高程差信息获取模块根据岩石试样的横截面尺寸值和灰度图位置信息，获得成像区域位置信息，其中，成像区域位置信息用于标识在两个待表征岩石结构面的灰度图中，岩石试样成像区域中每个像素点的行序号和列序号；根据成像区域位置信息，对两个待表征岩石结构面的灰度图中的像素点进行配对。

具体地，高程差信息获取模块还可以根据两个待表征岩石结构面的灰度图的像素点灰度值和岩石试样的横截面尺寸值，分别确定出岩石试样在两个待表征岩石结构面的灰度图中的成像区域；根据灰度图位置信息，获得成像区域位置信息。

作为一项较佳的实现方式，本发明实施例提供的表征岩石结构面吻合程度的设备还可以包括：

灰度图提取模块，用于将轴向横截面相同的柱状岩石试样破坏成两部分，并扫描获得两个待表征岩石结构面的灰度图。

在本发明实施例中，灰度图提取模块可以将轴向横截面相同的柱状岩石试样破坏成两部分，并对破坏后的岩石试样进行三维扫描，获得岩石试样的三维模型数据；利用岩石试样的三维模型数据，提取出两个待表征岩石结构面的灰度图。

可以理解的是，本实施例可以根据不同试样或实验的精度选择合理的预设高程差条件，当像素对的高程差值小于或者等于预设高程差值时，确定像素对满足预设高程差条件，作为一种较佳的实现方式，本发明实施例中，预设高程差值为全部像素对的高程差值的平均值。

本发明实施例提供的一种表征岩石结构面吻合程度的设备仅是一种可供参考的示例，只要是在功能上可以支持并执行在本发明实施例一和实施例二中所提到的表征岩石结构面吻合程度的方法，均可作为本发明实施例所提供的表征岩石结构面吻合程度的设备。

本发明实施例基于通过待表征岩石结构面的三维数据信息，可计算多种不同形式岩石结构面的三维吻合程度。同时本发明通过图像识别(例如激光扫描)在内的图形图像获取方式获取待表征岩石结构面的灰度图，之后流程均在计算机上进行，操作简单快捷。计算吻合度过程中，采用人工预设高程差的方法获取满足预设高程差条件的像素对的占比信息，进而表征岩石结构面吻合程度，该方法灵活泛用，可根据不同试样尺寸以及所需精度来设定容许高程差，因此相比于现有技术更为方便、快捷。

上述实施例仅例示性说明本发明的原理及其功效，而非用于限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换等，均应包含在本发明的保护范围之内。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本发明的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本发明所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本发明的权利要求所涵盖。

Claims (10)

1.一种表征岩石结构面吻合程度的方法，其特征在于，包括：

根据两个待表征岩石结构面的相对位置关系以及灰度图的像素点灰度值，获得全部像素对的高程差信息；其中，每个所述像素对中的两个所述像素点分别属于两个所述待表征岩石结构面灰度图的像素点，所述高程差信息用于表征每个所述像素对中的两个所述像素点在两个所述待表征岩石结构面上对应的位置的高程之差；

根据全部所述像素对的所述高程差信息，获得满足预设高程差条件的所述像素对的占比信息，以利用所述占比信息表征两个所述待表征岩石结构面的吻合程度。

2.如权利要求1所述的表征岩石结构面吻合程度的方法，其特征在于，所述方法还包括：

将轴向横截面相同的柱状岩石试样破坏成两部分，并扫描获得两个所述待表征岩石结构面的灰度图。

3.如权利要求2所述的表征岩石结构面吻合程度的方法，其特征在于，所述根据两个待表征岩石结构面的相对位置关系以及灰度图的像素点灰度值，获得全部像素对的高程差信息包括：

所述根据两个所述待表征岩石结构面的相对位置关系，获得灰度图位置信息，其中，所述灰度图位置信息用于标识两个所述待表征岩石结构面的灰度图中每个像素点的行序号和列序号；

根据所述灰度图位置信息，对两个所述待表征岩石结构面的灰度图中的像素点进行配对；

根据两个所述待表征岩石结构面的灰度图的像素点灰度值，获得全部像素对的高程差信息。

4.如权利要求3所述的表征岩石结构面吻合程度的方法，其特征在于，两个所述待表征岩石结构面的灰度图中，所述岩石试样的成像区域尺寸值和位置均相同；

对应地，所述根据所述灰度图位置信息，对两个所述待表征岩石结构面的灰度图中的像素点进行配对包括：

根据所述灰度图位置信息，将两个所述待表征岩石结构面的灰度图中行序号和列序号相同的像素点配成一个像素对。

5.如权利要求3所述的表征岩石结构面吻合程度的方法，其特征在于，所述根据所述灰度图位置信息，对两个所述待表征岩石结构面的灰度图中的像素点进行配对包括：

根据所述岩石试样的横截面尺寸值和所述灰度图位置信息，获得成像区域位置信息，其中，所述成像区域位置信息用于标识在两个所述待表征岩石结构面的灰度图中，所述岩石试样成像区域中每个像素点的行序号和列序号；

根据所述成像区域位置信息，对两个所述待表征岩石结构面的灰度图中的像素点进行配对。

6.如权利要求5所述的表征岩石结构面吻合程度的方法，其特征在于，所述根据所述岩石试样的横截面尺寸值和所述灰度图位置信息，获得成像区域位置信息包括：

根据两个待表征岩石结构面的灰度图的像素点灰度值和所述岩石试样的横截面尺寸值，分别确定出所述岩石试样在两个所述待表征岩石结构面的灰度图中的成像区域；

根据所述灰度图位置信息，获得所述成像区域位置信息。

7.如权利要求2所述的表征岩石结构面吻合程度的方法，其特征在于，所述将轴向横截面相同的柱状岩石试样破坏成两部分，并延轴向扫描获得两个所述待表征岩石结构面的灰度图包括：

将轴向横截面相同的柱状岩石试样破坏成两部分，并对破坏后的所述岩石试样进行三维扫描，获得所述岩石试样的三维模型数据；

利用所述岩石试样的三维模型数据，提取出两个所述待表征岩石结构面的灰度图。

8.如权利要求1所述的表征岩石结构面吻合程度的方法，其特征在于，所述根据全部所述像素对的所述高程差信息，获得满足预设高程差条件的所述像素对的占比信息包括：

当所述像素对的高程差值小于或者等于预设高程差值时，确定所述像素对满足所述预设高程差条件。

9.如权利要求8所述的表征岩石结构面吻合程度的方法，其特征在于，所述预设高程差值为全部所述像素对的高程差值的平均值。

10.一种表征岩石结构面吻合程度的设备，其特征在于，采用如权利要求1-9任意一项所述的表征岩石结构面吻合程度的方法。

Images