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原文传递一种基于智能手机的岩体结构面产状非接触测量方法

专利名称：	一种基于智能手机的岩体结构面产状非接触测量方法
摘要：	本发明公开了一种基于智能手机的岩体结构面产状非接触测量方法，包括：在岩体露头或岩体开挖面上布置一个标靶，使用手机内置电子罗盘测量其产状；利用智能手机对待测量的岩体进行人工移动拍照；将获取的手机照片导入专业摄影测量软件生成三维岩体点云模型；基于标靶产状进行标定，得到相机坐标系与世界坐标系的转换矩阵；采用RANSAC算法提取岩体结构面，获取相机坐标系下结构面单位法向矢量；采用转换矩阵得到世界坐标系下结构面的单位法向矢量，从而计算得到结构面的产状。本发明方法适用于天然岩体露头及边坡、地下隧洞开挖面的岩体结构面测量，其优点是：现场操作简便易行，对复杂场地的适应性强。
专利类型：	发明专利
国家地区组织代码：	湖北;42
申请人：	武汉大学
发明人：	姜清辉;陈可京
专利状态：	有效
申请日期：	2019-01-03T00:00:00+0800
发布日期：	2019-05-10T00:00:00+0800
申请号：	CN201910005679.6
公开号：	CN109738440A
代理机构：	武汉科皓知识产权代理事务所(特殊普通合伙)
代理人：	王琪
分类号：	G01N21/84(2006.01);G;G01;G01N;G01N21
申请人地址：	430072 湖北省武汉市武昌区珞珈山武汉大学
主权项：	1.一种基于智能手机的岩体结构面产状非接触测量方法，其特征在于，包含以下步骤： 1)在待测量岩体露头或开挖面上布设一个标靶，使得标靶的一条边保持水平，利用手机内置的电子罗盘测量标靶面的产状，记录其倾向和倾角； 2)对待测量岩体进行拍照，并确保两幅照片之间达到一定的重叠率，且拍摄的照片中含有标靶； 3)将拍摄获取的照片导入专业的摄影测量软件，生成基于相机坐标系的三维岩体点云模型； 4)在三维岩体点云模型中找到标靶，提取标靶面三个角点A，B，C的坐标，运用关系式1计算向量AB与向量AC的单位矢量ab和ac，运用关系式2计算标靶面单位法向矢量ad；关系式1为：关系式2为： ad＝ab×ac 关系式1和关系式2中，xA、xA、zA为点A的坐标，xB、yB、zB为点B的坐标，xC、yC、zC为点C的坐标； 5)根据罗盘测量得到的标靶面产状，运用关系式3计算世界坐标系三个轴的单位矢量ox、oy、oz，其中ox、oy轴分别和正东、正北方向保持一致，oz轴竖直向上；关系式3为：关系式3中，α0为标靶面倾向，β0为标靶面倾角； 6)从相机坐标系下的三维岩体点云模型中提取岩体结构面，得到结构面的单位法向矢量，运用关系式4将其转换为世界坐标系下的单位法向矢量；关系式4为：关系式4中，(nx，ny，nz)为结构面在世界坐标系下的单位法向矢量，为结构面在相机坐标系下的单位法向矢量； 7)采用关系式5计算岩体结构面的产状关系式5为：关系式5中，α为结构面倾向，β为结构面倾角； 8)重复步骤6)和7)，提取岩体露头或岩体开挖坡面出现的所有结构面的产状信息。 2.根据权利要求1所述基于智能手机的岩体结构面产状非接触测量方法，其特征在于：所述步骤1)中的标靶为矩形。 3.根据权利要求1所述基于智能手机的岩体结构面产状非接触测量方法，其特征在于：所述步骤2)中两幅照片之间的重叠率大于60％。 4.根据权利要求1所述基于智能手机的岩体结构面产状非接触测量方法，其特征在于：所述步骤2)中利用手机对待测量岩体进行拍照。 5.根据权利要求1所述基于智能手机的岩体结构面产状非接触测量方法，其特征在于：所述步骤6)中采用RANSAC算法从相机坐标系下的三维岩体点云模型中提取岩体结构面。
所属类别：	发明专利