矿山岩石节理裂隙检测方法综述
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１９８０年 ，Ａｄａｍｓ对 岩 石 节 理 裂 隙 图像 特 征 进 行 了描述 ，可 大致 归纳 为 ｌ４ Ｊ以下几个 方 面 ：
（１）由于矿 山岩石 的地 Hale Waihona Puke Baidu位 置 和所 处 环境 差 异 ， 产生 节理裂 隙 的机理 原 因有所不 同 ，仅用简 单 的图像 分割算 法很 难对 节 理裂 隙信 息 进行 有 效 的检测 和 提 取 。
ａｔｉｏｎ ａｎｄ ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎ ｔ ｔｒｅｎｄ ｏｆ ｒｏｃｋ ｊｏｉｎ ｔ ａｎｄ ｆ ｉｓｓｕｒｅ ｄｅｔｅｃｔｉｏｎ ｗａｓ ｓｕｍｍａｒｉｚｅｄ． Ｋｅｙｗｏｒｄｓ Ｒｏｃｋ ｊｏｉｎｔ ａｎｄ ｆ ｉｓｓｕｒｅ，Ｆｅａｔｕｒｅ，Ｄｅｔｅｃｔｉｏｎ，Ｃｌａｓｓｉｆ ｉｃａｔｉｏｎ
１ 矿 山岩 石 节 理 裂 隙 检 测概 况 矿 山岩 石裂 隙形状 复 杂无规 则 。且 岩石 表 面粗 糙
给 图像 带来 大量 噪声 干扰 ，如何精 确有 效地 对岩石 节 理裂 隙进行 检测 提取 。其关 键在 于采用 图像 技术 对岩 石 节理 裂 隙的几 何信 息和 特征进 行检 测分 析 ，选用 合 适 的处 理算 法进 行提 取连 接 ，最 终得 到清 晰有效 的节 理裂 隙 Ｊ。 １．１ 矿 山岩石 节理 裂隙 的特征
矿 山岩 石 ＿ｌ 是 一 种 复 杂 的 自然 地 质 结 构 ，在 外 界环境 和 大荷 载的 强烈作 用下 ，岩石 会 发生一 系列 地 质灾 害 。为 了尽 早发 现 问题并 做好 防护 措施 ，需要 对 矿 山岩石 的稳定 性 进 行 检 测 。本 文 以岩石 的节 理 裂 隙作 为判 断矿 山 岩 石 稳 定 性 的 依 据 ，对 近 ３０ ａ来 的 岩石 节理 裂 隙检 测 方法进 行 总结 阐述 。
Ｓｅｒｉｅｓ Ｎｏ．４８２ Ａｕｇｕｓｔ ２０１６
· 采 矿 工 程 ·
金 畿 砖 山
Ｍ Ｅ ｒＡＬ Ｍ ＩＮＥ
总 第 ４８２期 ２０１６年 第 ８期
矿 山岩石 节 理 裂 隙检 测方 法综述
王珊珊 王卫星 黄凌潇 曹 霆 王峰萍
（长安大学信 息工程学院 ，陕西 西安 ７１．００６４）
Ａ Ｒｅｖｉｅｗ ｏｎ ｔｈｅ Ｄｅｔｅｃｔｉｏｎ Ｍ ｅｔｈｏｄ ｏｆ Ｒｏｃｋ Ｊｏｉｎｔ ａｎｄ Ｆｉｓｓｕｒｅ ｉｎ Ｍ ｉｎｅ
Ｗ ａｎｇ Ｓｈａｎｓｈａｎ Ｗ ａｎｇ Ｗ ｅｉｘｉｎｇ Ｈｕａｎｇ Ｌｉｎｇｘｉａｏ Ｃａｏ Ｔｉｎｇ Ｗ ａｎｇ Ｆｅｎｇｐｉｎｇ （Ｓｃｈｏｏｌ ｏｆＩｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，Ｃｈａｎｇ＇ａｎ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｘｉ＇ａｎ ７１００６４，Ｃｈｉｎａ）
Ａｂｓｔｒａｃｔ Ａｃｃｕｒａｔｅ ｄｅｔｅｃｔｉｏｎ ｏｆ ｒｏｃｋ ｊｏｉｎｔ ａｎｄ ｆ ｉｓｓｕｒｅ ｉｓ ｔｈｅ ｋｅｙ ｔｏ ｊｕｄｇｅ ｔｈｅ ｓｔａｂｉｌｉｔｙ ｏｆ ｍｉｎｅ．Ｔｈｅ ｇｅｎｅｒａｌ ｄｅｔｅｃｔｉｏｎ
ｓｔｅｐｓ ａｒｅ ｔｏ ｅｘｔｒａｃｔ ｔｈｅ ｅｆｆｅｃｔｉｖｅ ｆｒａｃｔｕｒｅ ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ ｆｒｏｍ ｔｈｅ ｏｒ ｉｇｉｎａｌ ｉｍａｇｅ．Ｔｈｅ ｆｅａｔｕｒｅ ｋｎｏｗｌｅｄｇｅ ｉｓ ｏｂｔｍｎｅｄ ｂｙ ｉｄｅｎｔｉｆｙｉｎｇ ｒｅｇｉｏｎｓ ｏｆ ｉｎｔｅｒｅｓｔ，ＳＯ ａｓ ｔｏ ｃｏｍｐｌｅｔｅ ｔｈｅ ｕｎｄｅｒｓｔａｎｄｉｎｇ ｏｆ ｔ ｈｅ ｉｍａｇｅ．Ｔ ｈ ｅ ｆｅａｔｕｒｅｓ ｏ ｆ ｔｈｅ ｍｉｎｅ ｒｏｃｋ ｆｒａｃｔｕｒｅ ｗｅｒｅ ｓｕｍｍａｒ ｉｚｅｄ ａｎｄ ａｎａ ｌｙｚｅｄ ｆ ｉｒｓｔｌｙ．Ｔｈ ｅｎ ｔｈｅ ｍｅｔｈｏｄｓ ｏｆ ｒｏｃｋ ｆｒａｃｔｕｒｅ ｄｅｔｅｃｔｉｏｎ ｈａｖｅ ｂｅｅｎ ｃｌａｓｓｉｆ ｉｅｄ ｆｏｒ ｒｅｃｅｎｔ ３０ ｙｅａｒｓ，ａｎｄ ｔｈｅ ｔｈｅｏｒｅｔｉｃａ ｌ ｂａ— ｓｉｓ，ａｄｖａｎｔａｇｅｓ ａｎｄ ｄｉｓａｄｖａｎｔａｇｅｓ，ｒｅｓｅａｒｃｈ ａｃｈｉｅｖｅｍｅｎｔｓ ｂａｓｅｄ ０ｎ ｔｈｅ ｍｅｔｈｏｄｓ ｏ ｆ ｐａｔｔｅｒｎ ｒｅｃｏｇｎｉｔｉｏｎ，ｍ ａｔｈｅｍａｔｉｃａｌ ｍｏｒｐｈｏｌｏｇｙ ａｎｄ ｆｒａｃｔａｌ ｔｈｅｏｒｙ ｗｅｒｅ ｓｙｓｔｅｍａｔｉｃａｌｌｙ ｉｎｔｒｏｄｕｃｅｄ．Ｔｈｅｓｅ ｓｅｖｅｒａ ｌ ｍｅｔｈｏｄｓ ｗｅｒｅ ａｎａ ｌｙｚｅｄ ａｎｄ ｃｏｍｐａｒｅｄ．Ｆｉｎａｌｌｙ，ｔｈｅ ｐｒｅｓｅｎｔ ｓｉｔｕ—
方法 的理论依据 、优缺点 以及研究成果 ，并对这几种方法进行 了分析 比较 ；最 后对岩石 节理裂隙检测 方法 的现状及 发
展趋势进行 了总结。
关 键 词 岩 石 节 理 裂 隙 特 征 检 测 分 类
中图分类号 ＴＤ３１３
文献标 志码 Ａ
文章编号 １００１—１２５０（２０１６）一０８—００１－０５
岩石节 理裂 隙会 产生 很 多断 面 ．这 不仅影 响岩体 的连续 性 和完整 性 ，而且 可 能 会 使 岩体 变 形 或 破 碎 ， 导致岩 体裂 隙发 生 变化 ，从 而 可能 导致 矿 山边 坡坍 塌 提前发 生 。通 常情 况是 通 过 测 量 和 分 析岩 体 裂 隙 的 情 况来 判 断 其 危 害 程 度 ，据 此 预 测 岩 石 裂 隙 的稳 定 性 ＿２］。 国内外对 矿 山岩石节 理 裂 隙 的研 究有 大 约 ３０ ａ的历 史 ．本研 究将对 近 ３０ ａ来 的岩 石 节理裂 隙 检测 技术做一梳理 ，着重对近几年的新成果进行介绍 。
摘 要 岩石节理裂隙的精确检测是判定矿 山开挖稳定性 的关 键 ，一 般的检测 步骤是从原始 图像 中提取 出有 效
的裂隙信息 ，通过识别感兴趣 区域来获取 特征知识 ，从 而完成 对图像 的理解 。首先对矿 山岩石 节理裂 隙的特征进 行
概括分析 ；然后对近 ３０ ａ来岩石节理裂 隙检 测方法进行分类 ，系统地介绍 了模式识别 方法 、数学形态 学方法和分形 学
（１）由于矿 山岩石 的地 Hale Waihona Puke Baidu位 置 和所 处 环境 差 异 ， 产生 节理裂 隙 的机理 原 因有所不 同 ，仅用简 单 的图像 分割算 法很 难对 节 理裂 隙信 息 进行 有 效 的检测 和 提 取 。
ａｔｉｏｎ ａｎｄ ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎ ｔ ｔｒｅｎｄ ｏｆ ｒｏｃｋ ｊｏｉｎ ｔ ａｎｄ ｆ ｉｓｓｕｒｅ ｄｅｔｅｃｔｉｏｎ ｗａｓ ｓｕｍｍａｒｉｚｅｄ． Ｋｅｙｗｏｒｄｓ Ｒｏｃｋ ｊｏｉｎｔ ａｎｄ ｆ ｉｓｓｕｒｅ，Ｆｅａｔｕｒｅ，Ｄｅｔｅｃｔｉｏｎ，Ｃｌａｓｓｉｆ ｉｃａｔｉｏｎ
１ 矿 山岩 石 节 理 裂 隙 检 测概 况 矿 山岩 石裂 隙形状 复 杂无规 则 。且 岩石 表 面粗 糙
给 图像 带来 大量 噪声 干扰 ，如何精 确有 效地 对岩石 节 理裂 隙进行 检测 提取 。其关 键在 于采用 图像 技术 对岩 石 节理 裂 隙的几 何信 息和 特征进 行检 测分 析 ，选用 合 适 的处 理算 法进 行提 取连 接 ，最 终得 到清 晰有效 的节 理裂 隙 Ｊ。 １．１ 矿 山岩石 节理 裂隙 的特征
矿 山岩 石 ＿ｌ 是 一 种 复 杂 的 自然 地 质 结 构 ，在 外 界环境 和 大荷 载的 强烈作 用下 ，岩石 会 发生一 系列 地 质灾 害 。为 了尽 早发 现 问题并 做好 防护 措施 ，需要 对 矿 山岩石 的稳定 性 进 行 检 测 。本 文 以岩石 的节 理 裂 隙作 为判 断矿 山 岩 石 稳 定 性 的 依 据 ，对 近 ３０ ａ来 的 岩石 节理 裂 隙检 测 方法进 行 总结 阐述 。
Ｓｅｒｉｅｓ Ｎｏ．４８２ Ａｕｇｕｓｔ ２０１６
· 采 矿 工 程 ·
金 畿 砖 山
Ｍ Ｅ ｒＡＬ Ｍ ＩＮＥ
总 第 ４８２期 ２０１６年 第 ８期
矿 山岩石 节 理 裂 隙检 测方 法综述
王珊珊 王卫星 黄凌潇 曹 霆 王峰萍
（长安大学信 息工程学院 ，陕西 西安 ７１．００６４）
Ａ Ｒｅｖｉｅｗ ｏｎ ｔｈｅ Ｄｅｔｅｃｔｉｏｎ Ｍ ｅｔｈｏｄ ｏｆ Ｒｏｃｋ Ｊｏｉｎｔ ａｎｄ Ｆｉｓｓｕｒｅ ｉｎ Ｍ ｉｎｅ
Ｗ ａｎｇ Ｓｈａｎｓｈａｎ Ｗ ａｎｇ Ｗ ｅｉｘｉｎｇ Ｈｕａｎｇ Ｌｉｎｇｘｉａｏ Ｃａｏ Ｔｉｎｇ Ｗ ａｎｇ Ｆｅｎｇｐｉｎｇ （Ｓｃｈｏｏｌ ｏｆＩｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，Ｃｈａｎｇ＇ａｎ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｘｉ＇ａｎ ７１００６４，Ｃｈｉｎａ）
Ａｂｓｔｒａｃｔ Ａｃｃｕｒａｔｅ ｄｅｔｅｃｔｉｏｎ ｏｆ ｒｏｃｋ ｊｏｉｎｔ ａｎｄ ｆ ｉｓｓｕｒｅ ｉｓ ｔｈｅ ｋｅｙ ｔｏ ｊｕｄｇｅ ｔｈｅ ｓｔａｂｉｌｉｔｙ ｏｆ ｍｉｎｅ．Ｔｈｅ ｇｅｎｅｒａｌ ｄｅｔｅｃｔｉｏｎ
ｓｔｅｐｓ ａｒｅ ｔｏ ｅｘｔｒａｃｔ ｔｈｅ ｅｆｆｅｃｔｉｖｅ ｆｒａｃｔｕｒｅ ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ ｆｒｏｍ ｔｈｅ ｏｒ ｉｇｉｎａｌ ｉｍａｇｅ．Ｔｈｅ ｆｅａｔｕｒｅ ｋｎｏｗｌｅｄｇｅ ｉｓ ｏｂｔｍｎｅｄ ｂｙ ｉｄｅｎｔｉｆｙｉｎｇ ｒｅｇｉｏｎｓ ｏｆ ｉｎｔｅｒｅｓｔ，ＳＯ ａｓ ｔｏ ｃｏｍｐｌｅｔｅ ｔｈｅ ｕｎｄｅｒｓｔａｎｄｉｎｇ ｏｆ ｔ ｈｅ ｉｍａｇｅ．Ｔ ｈ ｅ ｆｅａｔｕｒｅｓ ｏ ｆ ｔｈｅ ｍｉｎｅ ｒｏｃｋ ｆｒａｃｔｕｒｅ ｗｅｒｅ ｓｕｍｍａｒ ｉｚｅｄ ａｎｄ ａｎａ ｌｙｚｅｄ ｆ ｉｒｓｔｌｙ．Ｔｈ ｅｎ ｔｈｅ ｍｅｔｈｏｄｓ ｏｆ ｒｏｃｋ ｆｒａｃｔｕｒｅ ｄｅｔｅｃｔｉｏｎ ｈａｖｅ ｂｅｅｎ ｃｌａｓｓｉｆ ｉｅｄ ｆｏｒ ｒｅｃｅｎｔ ３０ ｙｅａｒｓ，ａｎｄ ｔｈｅ ｔｈｅｏｒｅｔｉｃａ ｌ ｂａ— ｓｉｓ，ａｄｖａｎｔａｇｅｓ ａｎｄ ｄｉｓａｄｖａｎｔａｇｅｓ，ｒｅｓｅａｒｃｈ ａｃｈｉｅｖｅｍｅｎｔｓ ｂａｓｅｄ ０ｎ ｔｈｅ ｍｅｔｈｏｄｓ ｏ ｆ ｐａｔｔｅｒｎ ｒｅｃｏｇｎｉｔｉｏｎ，ｍ ａｔｈｅｍａｔｉｃａｌ ｍｏｒｐｈｏｌｏｇｙ ａｎｄ ｆｒａｃｔａｌ ｔｈｅｏｒｙ ｗｅｒｅ ｓｙｓｔｅｍａｔｉｃａｌｌｙ ｉｎｔｒｏｄｕｃｅｄ．Ｔｈｅｓｅ ｓｅｖｅｒａ ｌ ｍｅｔｈｏｄｓ ｗｅｒｅ ａｎａ ｌｙｚｅｄ ａｎｄ ｃｏｍｐａｒｅｄ．Ｆｉｎａｌｌｙ，ｔｈｅ ｐｒｅｓｅｎｔ ｓｉｔｕ—
方法 的理论依据 、优缺点 以及研究成果 ，并对这几种方法进行 了分析 比较 ；最 后对岩石 节理裂隙检测 方法 的现状及 发
展趋势进行 了总结。
关 键 词 岩 石 节 理 裂 隙 特 征 检 测 分 类
中图分类号 ＴＤ３１３
文献标 志码 Ａ
文章编号 １００１—１２５０（２０１６）一０８—００１－０５
岩石节 理裂 隙会 产生 很 多断 面 ．这 不仅影 响岩体 的连续 性 和完整 性 ，而且 可 能 会 使 岩体 变 形 或 破 碎 ， 导致岩 体裂 隙发 生 变化 ，从 而 可能 导致 矿 山边 坡坍 塌 提前发 生 。通 常情 况是 通 过 测 量 和 分 析岩 体 裂 隙 的 情 况来 判 断 其 危 害 程 度 ，据 此 预 测 岩 石 裂 隙 的稳 定 性 ＿２］。 国内外对 矿 山岩石节 理 裂 隙 的研 究有 大 约 ３０ ａ的历 史 ．本研 究将对 近 ３０ ａ来 的岩 石 节理裂 隙 检测 技术做一梳理 ，着重对近几年的新成果进行介绍 。
摘 要 岩石节理裂隙的精确检测是判定矿 山开挖稳定性 的关 键 ，一 般的检测 步骤是从原始 图像 中提取 出有 效
的裂隙信息 ，通过识别感兴趣 区域来获取 特征知识 ，从 而完成 对图像 的理解 。首先对矿 山岩石 节理裂 隙的特征进 行
概括分析 ；然后对近 ３０ ａ来岩石节理裂 隙检 测方法进行分类 ，系统地介绍 了模式识别 方法 、数学形态 学方法和分形 学