【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及岩体工程数据处理，具体而言，涉及基于三维点云的岩质边坡关键块体识别方法及装置。
技术介绍
1、岩质边坡中结构面的存在和相互相交关系在岩体内形成了具有不同形状和大小的原位块体，而其中稳定性较差的块体则称为关键块体。关键块体是落石的主要来源，在重力和触发因素(地震、暴雨和强风)的影响下，很容易与母岩分离，对沿线交通运输廊道和生命安全造成严重威胁。因此，如何准确高效地识别出岩质边坡上的关键块体是一个关键性问题。但目前关键块体识别方法中通常都需要先将三维点云转换为网格后再进行后续识别，该过程往往需要较长的运行时间。另外，目前关键块体识别方法都存在许多假设，比如假设结构面完全延伸穿过岩体，但实际岩体中结构面的尺寸受到限制。
技术实现思路
1、本专利技术的目的在于提供一种基于三维点云的岩质边坡关键块体识别方法及装置，以改善上述问题。为了实现上述目的，本专利技术采取的技术方案如下：
2、第一方面，本申请提供了一种基于三维点云的岩质边坡关键块体识别方法，包括：
3、获取第一信息，所述第一信息包括目标岩质边坡的物理力学参数和边坡点云；
4、通过基于密度的聚类算法和随机抽样一致性算法对所述边坡点云进行处理，得到结构面的结构面平面方程、结构面对应点云数据和结构面迹长，所述结构面为预设的无限延伸的结构面平面；
5、采用候选块体搜索算法对所述结构面对应点云数据进行搜索，得到块体的相交结构面集合；
6、对相交结构面集合形成的块体通过确定
7、基于块体理论中的破坏模式分析方法、所述法向量、滑动力分析方法和所述物理学参数计算所述有限可动块的块体安全系数，根据所述块体安全系数初步确认关键块体；
8、根据所述结构面迹长，基于考虑结构面尺寸的半确定块体理论对初步确认的所述关键块体的形成进行概率分析，得到最终识别出的岩质边坡关键块体，并根据所述结构面平面方程计算所述岩质边坡关键块体的块体体积。
9、第二方面，本申请还提供了一种基于三维点云的岩质边坡关键块体识别装置，包括：
10、获取模块，所述获取模块用于获取第一信息，所述第一信息包括目标岩质边坡的物理力学参数和边坡点云；
11、处理模块，所述处理模块用于通过基于密度的聚类算法和随机抽样一致性算法对所述边坡点云进行处理，得到结构面的结构面平面方程、结构面对应点云数据和结构面迹长，所述结构面为预设的无限延伸的结构面平面；
12、搜索模块，所述搜索模块用于采用候选块体搜索算法对所述结构面对应点云数据进行搜索，得到块体的相交结构面集合；
13、判断模块，所述判定模块用于对相交结构面集合形成的块体通过确定性块体理论中的有限性定理和可动性定理进行判定，确定出有限可动块体；
14、计算模块，所述计算模块用于基于块体理论中的破坏模式分析方法、所述法向量、滑动力分析方法和所述物理学参数计算所述有限可动块的块体安全系数，根据所述块体安全系数初步确认关键块体；
15、识别模块，所述识别模块用于根据所述结构面迹长，基于考虑结构面尺寸的半确定块体理论对初步确认的所述关键块体的形成进行概率分析，得到最终识别出的岩质边坡关键块体，并根据所述结构面平面方程计算所述岩质边坡关键块体的块体体积。
16、第三方面，本申请还提供了一种基于三维点云的岩质边坡关键块体识别设备，包括：
17、存储器，用于存储计算机程序；
18、处理器，用于执行所述计算机程序时实现所述基于三维点云的岩质边坡关键块体识别方法的步骤。
19、第四方面，本申请还提供了一种可读存储介质，所述可读存储介质上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现上述基于三维点云的岩质边坡关键块体识别方法的步骤。
20、本专利技术的有益效果为：本专利技术通过实现直接从岩质边坡三维点云数据到关键块体识别及稳定性分析的完整技术流程，不仅解决了传统人工作业的劳动量和危险性，更解决了建立网格过程较长运行时间的问题。
21、本专利技术的其他特征和优点将在随后的说明书阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本专利技术实施例了解。本专利技术的目的和其他优点可通过在所写的说明书、权利要求书、以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。
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1.一种基于三维点云的岩质边坡关键块体识别方法，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的基于三维点云的岩质边坡关键块体识别方法，其特征在于,获取第一信息，所述第一信息包括目标岩质边坡的物理力学参数和边坡点云，包括：
3.根据权利要求2所述的基于三维点云的岩质边坡关键块体识别方法，其特征在于,通过基于密度的聚类算法和随机抽样一致性算法对所述边坡点云进行处理，得到结构面的结构面平面方程、结构面对应点云数据和结构面迹长，所述结构面为预设的无限延伸的结构面平面，包括：
4.根据权利要求3所述的基于三维点云的岩质边坡关键块体识别方法，其特征在于,采用候选块体搜索算法对所述结构面对应点云数据进行搜索，得到块体的相交结构面集合，包括：
5.根据权利要求4所述的基于三维点云的岩质边坡关键块体识别方法，其特征在于,基于确定性块体理论中的有限性定理和可动性定理对所述块体的相交结构面集合形成的块体进行判定，确定出有限可动块体，包括：
6.根据权利要求1所述的基于三维点云的岩质边坡关键块体识别方法，其特征在于,基于块体理论中的破坏模式分析方
7.根据权利要求1所述的基于三维点云的岩质边坡关键块体识别方法，其特征在于,采用考虑结构面尺寸的半确定块体理论对所述关键块体的形成进行概率分析，得到最终识别出的岩质边坡关键块体，包括：
8.一种基于三维点云的岩质边坡关键块体识别装置，其特征在于，包括：
9.根据权利要求8所述的基于三维点云的岩质边坡关键块体识别装置，其特征在于，所述获取模块，包括：
10.根据权利要求9所述的基于三维点云的岩质边坡关键块体识别装置，其特征在于，所述处理模块，包括：
...【技术特征摘要】
1.一种基于三维点云的岩质边坡关键块体识别方法，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的基于三维点云的岩质边坡关键块体识别方法，其特征在于,获取第一信息，所述第一信息包括目标岩质边坡的物理力学参数和边坡点云，包括：
3.根据权利要求2所述的基于三维点云的岩质边坡关键块体识别方法，其特征在于,通过基于密度的聚类算法和随机抽样一致性算法对所述边坡点云进行处理，得到结构面的结构面平面方程、结构面对应点云数据和结构面迹长，所述结构面为预设的无限延伸的结构面平面，包括：
4.根据权利要求3所述的基于三维点云的岩质边坡关键块体识别方法，其特征在于,采用候选块体搜索算法对所述结构面对应点云数据进行搜索，得到块体的相交结构面集合，包括：
5.根据权利要求4所述的基于三维点云的岩质边坡关键块体识别方法，其特征在于,基于确定性块体理论中的有限性定理和可动性定理对所述块...
【专利技术属性】
技术研发人员：富海鹰，周洋立，王志豪，罗杰龙，周明哲，赵炎炎，陈垍欢，
申请(专利权)人：西南交通大学，
类型：发明
国别省市：
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