تعيين ويژگي هاي هندسه ناپيوستگي ها با استفاده از تكنيك‌هاي پردازش تصوير ديجيتال

Determination of Discontinuities Geometry Using Digital Image Processing Techniques

اندازه گيري درجاي هندسه ناپيوستگي ها در توده هاي سنگي به‌روش دستي غالباً فرآيندي كند و خطرناك است. هم‌چنين در بسياري از موارد قسمت بزرگي از رخنمون سنگ دور از دسترس است. بنا بر اين دست‌يابي به روشي سريع و ايمن براي به‌دست آوردن پارامترهاي هندسي ناپيوستگي ها ضرورت دارد. براي اين منظور، تكنيك هاي توسعه يافته در حوزه پردازش تصاوير ديجيتال بسيار كارآمد و مفيد هستند. از مزاياي اين روش نسبت به‌روش هاي دستي مي توان به ايمني بيش‌تر، سرعت بيش‌تر، توانايي برداشت تمامي درزه ها و رخ دادن خطاي كم‌تر در به‌دست آوردن داده ها اشاره كرد. در اين روش با توجه به‌ميزان اختلاف سطح خاكستري ناپيوستگي ها با زمينه رخساره، ناپيوستگي هاي موجود در رخساره سنگ آشكارسازي شده و بعضي از پارامترهاي هندسي ناپيوستگي ها به‌دست مي آيند. مراحل سيستم آناليز خودكار هندسه ناپيوستگي ها شامل: 1. تهيه عكس از جبهه كار، 2. اعمال پيش پردازش بر روي تصاوير، 3. آشكارسازي لبه ها با آشكارساز كني، 4. توصيف لبه ها با استفاده از آشكارساز خط با تبديل هاف، 5. تخمين دسته درزه ها با استفاده از روش هاي فازي و 6. به‌دست آوردن خصوصيات توده سنگ است. اين مراحل در نرم-افزار مطلب كد نويسي شده اند به‌طوري‌كه بعضي از پارامترهاي هندسي ناپيوستگي ها نظير: فاصله-داري، چگالي درزه داري خطي، تداوم، زاويه اثر درزه ها و RQD به‌صورت خودكار به‌دست مي-آيند. در اين مقاله روش پردازش تصوير ديجيتالي براي تعيين مقادير پارامترهاي هندسي ناپيوستگي ها بر روي توده‌اي ماسه‌سنگي انجام گرفته است. نتايج اين روش روي توده ماسه سنگي نشان مي دهد كه اين رخساره داراي سه دسته درزه غالب به‌ترتيب با زواياي اثر 7، 55 و 155 درجه‌اند.

The in situ measurement of discontinuity geometry of rock mass exposures is a time consuming and sometimes hazardous process. Moreover, a large proportion of the exposure is often inaccessible. Thus, a fast and safe tool is required in order to acquire the information which characterizes the geological/structural regime. Digital image processing techniques provide the necessary tools for this purpose. This method has been compared to sampling methods is a tool that permits a safe, fast, complete, and accurate acquisition of information and analyzes the discontinuity geometry of rock mass exposures. The automated procedures can reduce the errors associated with collecting field fracture data. In this study based on difference in gray level discontinuities with the face, fracture traces were detected and some geometrical parameters of discontinuities obtained. An automated discontinuity geometry analysis system was run based on the following steps: 1-Providing a digital image from rock face 2-The pre-processing of the images 3-Detection of edge or joint traces using the canny detector 4-Description of the edges using line detector by the Hough transform 5- Estimation of the joint sets using fuzzy methods and 6-Description the rock mass geometry properties. A program has been written in MATLAB software that it is able to calculate some of the geometric discontinuities such as spacing, linear joint density, persistence, trace angle of joints and value of RQD automatically. In the paper, digital image processing method is applied to a mass of sandstone for determination of discontinuities geometry. The results indicate that the mass of sandstone is consisted of three dominant joint sets with trace angles 7, 55 and 155 in degrees, respectively.