(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 202210678211.5 (22)申请日 2022.06.13 (71)申请人 华北理工大 学 地址 063210 河北省唐山市曹妃甸新城渤 海大道21号 (72)发明人 张艳博　韩鑫　姚旭龙　梁鹏　 张金华　李华　刘祥鑫　孙林　 田宝柱　李群　王帅　 (74)专利代理 机构 北京高沃 律师事务所 1 1569 专利代理师 王爱涛 (51)Int.Cl. G06T 7/40(2017.01) G06V 10/44(2022.01) (54)发明名称 一种基于岩石表面纹理特征的变形测量方 法及系统 (57)摘要 本发明公开了一种基于岩石表面纹理特征 的变形测量方法及系统， 具体涉及岩石变形测量 领域， 本发 明首先通过局部二值模 型提取岩石变 形前后的局部纹理特征， 获得局部二值化图像， 再基于所述局部二值化图像， 采用哈里斯角点提 取算法确定岩石变形前的数字图像中的第一追 踪点， 采用稀 疏光流跟踪算法确定岩石变形后的 数字图像中位置与第一追踪点在所述岩石变形 前的数字图像中的位置相同的第二追踪点， 最后 根据所述第一追踪点和第二追踪点得到所述岩 石变形前后的位移变化量。 可见， 本发明通过提 取局部纹理特征进而实现岩石变形测量去散斑 化， 进而提高岩石变形测量的精度。 权利要求书3页 说明书9页 附图3页 CN 114943756 A 2022.08.26 CN 114943756 A 1.一种基于岩石表面纹 理特征的变形测量方法， 其特 征在于， 所述方法包括如下步骤： 对岩石变形前的数字 图像进行灰度化处理， 获得第一灰度化图像； 对岩石变形后的数 字图像进行 灰度化处 理， 获得第二灰度化图像； 对所述第一灰度化图像做局部二值化处理， 得到第一局部二值化图像； 对所述第二灰 度化图像做局部二 值化处理， 得到第二局部二 值化图像； 基于哈里斯角点 提取算法计算所述第一局部二 值化图像中每 个像素点的角点特 征值； 将所述第一局部二 值化图像中角点特 征值大于设定阈值的像素点， 作为第一追踪点； 基于稀疏光流跟踪算法确定在所述第二局部二值化图像中位置与所述第一追踪点在 所述第一局部二 值化图像中的位置相同的像素点， 作为第二追踪点； 基于所述第一局部二值化图像中的第一追踪点和所述第二局部二值化图像中的所述 第二追踪点得到所述岩石变形 前后的位移变化 量。 2.根据权利要求1所述的基于岩石表面纹理特征的变形测量方法， 其特征在于， 所述对 岩石变形 前的数字图像进行 灰度化处 理， 获得第一灰度化图像， 具体包括： 采用如下公式对岩石变形 前的数字图像进行 灰度化处 理， 获得第一灰度化图像； gray(x,y)＝0.2 99*R(x,y)+0.587*G(x,y)+0.1 14*B(x,y) 式中， gray(x,y)为第一灰度化图像中像素点(x,y)的灰度值， R(x,y)、 G(x,y)和B(x,y) 分别为岩石变形 前的数字图像中像素点(x,y)处的R分量 值、 G分量值和B分量 值。 3.根据权利要求1所述的基于岩石表面纹理特征的变形测量方法， 其特征在于， 所述对 所述第一灰度化图像做局部二 值化处理， 得到第一局部二 值化图像， 具体包括： 采用如下公式对所述第一灰度化图像做局部二 值化处理， 得到第一局部二 值化图像； 式中， I(x,y)为第一局部二值化图像中像素点(x,y)的局部二值化特征值， p为以像素 点(x,y)为中心的窗口的第p个周边像素点， p＝1,2,...,8； gray(x,y)为第一灰度化图像中 的像素点(x,y)的灰度值； gray(xp,yp)为第一灰度化图像中的以像素点(x,y)为中心窗口的 第p个周边像素点的灰度值； S( ·)为门限函数。 4.根据权利要求1所述的基于岩石表面纹理特征的变形测量方法， 其特征在于， 所述基 于哈里斯角点提取算法计算所述第一局部二值化图像中每个像素点的角点特征值， 具体包 括： 采用如下公式基于哈里斯角点提取算法计算所述第一局部二值化图像中每个像素点 的角点特 征值； R＝det(M) ‑k*trace2(M) 式中， Ix和Iy分别为第一局部二值化图像中像素点(x,y)的局部二值化特征值在x方向 和y方向的梯度， M为第一局部二值化图像矩阵， w( ·,·)为高斯函数， det(M)为第一局部二 值化图像矩阵的行列式值， trace(M)为第一局部二值化图像矩阵的迹， k为经验值， R为角点权　利　要　求　书 1/3 页 2 CN 114943756 A 2特征值矩阵， 所述角点特征值矩阵的每个元素分别为第一局部二值化图像中每个像素点的 角点特征值。 5.根据权利要求1所述的基于岩石表面纹理特征的变形测量方法， 其特征在于， 所述基 于所述第一局部二值化图像中的第一追踪点和所述第二局部二值化图像中的第二追踪点 得到所述岩石变形 前后的位移变化 量， 具体包括： 计算所述第 一追踪点的角点特征值和所述第 二追踪点的角特征值的差值， 作为特征差 值Il； 基于所述特 征差值Il， 采用如下公式得到所述岩石变形 前后的位移变化 量； e＝∑wIl[Ix Iy]T d＝G‑1e 式中， d为所述岩石变形前后的位移变化量， w是以像素点(x,y)为中心的窗 口， Ix和Iy分 别为第一局部二值化图像中像素点(x,y)的局部二值化特征值在x方向和y方向的梯度， G和 e分别为第一中间矩阵和第二中间矩阵。 6.一种基于岩石表面纹理特征的变形测量系统， 其特征在于， 所述系统包括图像灰度 化模块， 局部二值化处理模块， 角点特征值计算模块， 第一追踪点确定模块， 第二追踪点确 定模块， 位移变化 量计算模块； 所述图像灰度化模块用于对岩石变形前的数字图像进行灰度化处理， 获得第 一灰度化 图像； 对岩石变形后的数字图像进行 灰度化处 理， 获得第二灰度化图像； 所述局部二值化处理模块用于对所述第 一灰度化图像做局部二值化处理， 得到第 一局 部二值化图像； 对所述第二灰度化图像做局部二 值化处理， 得到第二局部二 值化图像； 所述角点特征值计算模块用于根据哈里斯角点提取算法计算所述第一局部二值化图 像中每个像素点的角点特 征值； 所述第一追踪点确定模块用于将所述第一局部二值化图像中角点特征值大于设定阈 值的像素点， 作为第一追踪点； 所述第二追踪点确定模块用于根据稀疏光流跟踪算法确定在所述第二局部二值化图 像中位置与所述第一追踪点在所述第一局部二值化图像中的位置相同的像素点， 作为第二 追踪点； 所述位移变化量计算模块用于根据所述第一局部二值化图像中的第一追踪点和所述 第二局部二 值化图像中的所述第二追踪点得到所述岩石变形 前后的位移变化 量。 7.根据权利要求6所述的基于岩石表面纹理特征的变形测量系统， 其特征在于， 所述图 像灰度化模块对岩石变形 前的数字图像进行 灰度化处 理， 获得第一灰度化图像， 具体包括： 采用如下公式对岩石变形 前的数字图像进行 灰度化处 理， 获得第一灰度化图像； gray(x,y)＝0.2 99*R(x,y)+0.587*G(x,y)+0.1 14*B(x,y) 式中， gray(x,y)为第一灰度化图像中像素点(x,y)的灰度值， R(x,y)、 G(x,y)和B(x,y) 分别为岩石变形 前的数字图像中像素点(x,y)处的R分量 值、 G分量值和B分量 值。 8.根据权利要求6所述的基于岩石表面纹理特征的变形测量系统， 其特征在于， 所述局权　利　要　求　书 2/3 页 3 CN 114943756 A 3