(19)国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202211219944.9 (22)申请日 2022.09.29 (71)申请人 成都理工大 学 地址 610059 四川省成 都市成华区二仙桥 东三路1号 (72)发明人 李天斌　杨罡　唐浩　 (74)专利代理 机构 北京润泽恒知识产权代理有 限公司 1 1319 专利代理师 苟冬梅 (51)Int.Cl. G06T 7/00(2017.01) G06Q 10/06(2012.01) G06V 10/80(2022.01) G06V 10/28(2022.01) G06T 7/62(2017.01)G06T 9/00(2006.01) (54)发明名称 一种基于图像的掌子面岩体完整程度评价 方法和装置 (57)摘要 本申请提供了一种基于图像的掌子面岩体 完整程度评价方法和装置， 属于隧道工程技术领 域。 本申请实施例通过节理裂隙提取模型对将经 过预处理的掌子面岩体图像进行特征提取， 能够 更为快速、 准确地获取更多掌子面节理裂隙信 息； 同时， 通过 以节理裂隙特征图中的不同预设 位置为放射中心， 绘制多个虚拟测线布设图， 能 够使虚拟测线更为均衡地分布在节理裂隙特征 图上， 加密了节理裂隙特征图中各个部位的测线 密度， 能够更好地反映出虚拟测线和节理裂隙的 交切关系， 最后再根据每个虚拟测线布设图各自 对应的等效面积， 确定掌子面岩体的岩体完整程 度， 实现掌子面围岩结构 的精细化定量评价， 为 隧道设计、 施工、 运营和维护提供更为准确的数 据参考。 权利要求书2页 说明书21页 附图7页 CN 115511852 A 2022.12.23 CN 115511852 A 1.一种基于图像的掌子面岩体完整程度评价方法， 其特 征在于， 所述方法包括： 将经过预处理的掌子面岩体图像输入预先训练的节理裂隙提取模型， 输出得到节理裂 隙特征图， 所述节理裂隙特 征图用于表征 所述掌子面岩体的裂隙信息； 基于所述节理裂隙特征图， 得到多个不同的虚拟测线布设图； 其中， 不同的虚拟测线布 设图是以所述节理裂隙特征图中的不同预设位置为放射中心， 预设角度为布设间隔， 在所 述节理裂隙特 征图上绘制虚拟测线得到的； 针对每个所述虚拟测线布设图， 基于该虚拟测线布设图中每条所述虚拟测线对应的岩 体块度系数和所述预设角度， 确定该虚拟测线布设图的等效面积； 基于多个所述虚拟测线布设图各自对应的等效面积， 确定所述掌子面岩体的岩体完整 程度。 2.根据权利要求1所述的方法， 其特征在于， 所述预设位置包括： 拱顶， 左拱脚， 右拱脚 和掌子面形心； 其中， 所述掌子面形心设置在所述节理裂隙特 征图的中心区域。 3.根据权利要求1所述的方法， 其特征在于， 针对每个所述虚拟测线布设图， 基于该虚 拟测线布设图中每条所述虚拟测线对应的岩 体块度系数和所述预设角度， 确定该虚拟测线 布设图的等效面积， 包括： 针对每个所述虚拟测线布设图， 计算该虚拟测线布设图中每条虚拟测线的岩体块度系 数； 基于相邻 两条虚拟测线对应的岩体块度系数和所述预设角度， 确定相邻 两条虚拟测线 对应的测量区域的等效面积； 基于每个测量区域的等效面积， 确定该虚拟测线布设图的等效面积。 4.根据权利要求3所述的方法， 其特征在于， 基于相邻 两条虚拟测线对应的岩体块度系 数和所述预设角度， 确定相邻两条虚拟测线对应的测量区域的等效面积， 包括： 基于相邻 两条虚拟测线对应的岩体块度系数和所述预设角度， 通过正弦定理计算得到 三角形区域 面积； 将所述三角形区域 面积确定为相邻两条虚拟测线对应的测量区域的等效面积。 5.根据权利要求1所述的方法， 其特征在于， 基于多个所述虚拟测线布设图各自对应的 等效面积， 确定所述掌子面岩体的岩体完整程度， 包括： 针对每个所述虚拟测线布设图， 基于该虚拟测线布设图的等效面积和预设掌子面面积 的比值， 确定该虚拟测线布设图对应的初始评价指标； 将所有虚拟测线布设图的初始评价指标的平均值， 确定为所述掌子面岩体的岩体完整 程度综合 量化指标； 基于所述岩体完整程度综合量化指标与岩体完整程度类型的映射关系， 确定所述掌子 面岩体的岩体完整程度。 6.根据权利要求1所述的方法， 其特征在于， 将经过预处理 的掌子面岩体图像输入预先 训练的节理裂隙提取模型， 输出 得到节理裂隙特 征图， 包括： 基于n种不同的裁剪尺寸， 对所述掌子面岩体图像进行裁剪， 得到n个子图组， 每个子图 组包括对应裁 剪尺寸下的若干张第一子图； n 为大于等于1的整数； 针对任一子图组， 对所述子图组中的第一子图进行图像均衡化处理， 得到第 二子图； 将 所述第二子图输入预先训练的节理裂隙提取模型， 输出得到初始节理裂隙特征子图； 合并权　利　要　求　书 1/2 页 2 CN 115511852 A 2所述初始 节理裂隙特 征子图， 得到所述子图组对应的初始 节理裂隙特 征图； 基于n个子图组各自对应的初始 节理裂隙特 征图， 得到所述节理裂隙特 征图。 7.根据权利要求6所述的方法， 其特征在于， 对所述子图组中的第 一子图进行图像均衡 化处理， 得到第二子图， 包括： 对所述第一子图进行灰度处理， 并获取所述第 一子图中每种原始灰度值各自对应的分 布频率； 基于每种原 始灰度值各自对应的分布频率， 计算灰度累积分布频率； 基于所述灰度累积分布频率和所述第一子图的灰度级， 得到目标 灰度值； 基于所述目标 灰度值， 得到图像均衡化后的所述第二子图。 8.根据权利要求6所述的方法， 其特征在于， 所述节理裂隙提取模型包括对称的编码路 径和解码路径； 将所述第二子图输入预先训练的节理裂隙提取模型， 输出得到初始节理裂 隙特征子图， 包括： 将所述第二子图输入所述编码路径， 利用预设数量的编码模块由浅入深地逐层提取所 述第二子图的特征信息， 以得到编 码特征图； 其中， 每个编码模块包括编 码网络和与所述编 码网络跳层连接的跳层网络， 所述跳层网络用于将上一个编码模块输出的特征图叠加在当 前编码模块的编码网络 输出的特 征图上， 叠加后的特 征图即为所述当前编码模块的输出； 将所述编码特征图输入所述解码路径， 利用与 所述编码模块一一对应的解码模块对所 述编码特 征图进行 逐层解码， 以输出 得到所述初始 节理裂隙特 征子图。 9.一种基于图像的掌子面岩体完整程度评价装置， 其特 征在于， 所述装置包括： 特征提取模块， 用于将经过预处理 的掌子面岩体图像输入预先训练的节理裂隙提取模 型， 输出得到节理裂隙特 征图， 所述节理裂隙特 征图用于表征 所述掌子面岩体的裂隙信息； 测线布设模块， 用于基于所述节理裂隙特征图， 得到多个不同的虚拟测线布设图； 其 中， 不同的虚拟测线布设图是以所述节理裂隙特征图中的不同预设位置为放射中心， 预设 角度为布设间隔， 在所述节理裂隙特 征图上绘制虚拟测线得到的； 等效面积确定模块， 用于针对每个所述虚拟测线布设图， 基于该虚拟测线布设图中每 条所述虚拟测线对应的岩体块度系数和所述预设角度， 确定该虚拟测线布设图的等效面 积； 岩体完整程度确定模块， 用于基于多个所述虚拟测线布设图各自对应的等效面积， 确 定所述掌子面岩体的岩体完整程度。 10.根据权利要求9所述的装置， 其特征在于， 所述预设位置包括： 拱顶， 左拱脚， 右拱脚 和掌子面形心； 其中， 所述掌子面形心设置在所述节理裂隙特 征图的中心区域。权　利　要　求　书 2/2 页 3 CN 115511852 A 3