轮廓曲线特征的光滑断裂面精确匹配方法

本文主要探讨了一种创新的断裂面匹配方法，该方法针对现有算法在处理表面光滑、特征稀少的断裂面时存在的匹配困难。作者李群辉、张俊祖、耿国华和周明全针对这一问题，提出了以轮廓曲线特征为核心的匹配策略。 首先，他们将区域生长算法和边界跟踪算法相结合，对断裂面进行处理。这种方法不仅能够有效地分割出断裂面，还同时获取到封闭且序列化的轮廓顶点，确保了后续处理的精确性。通过这种结合，算法可以捕捉到断裂面的重要几何特性，即便表面细节较少也能提供足够的信息用于匹配。 接下来，匹配过程分为两步进行。首先，利用角点距离矩阵进行粗匹配，这个步骤有助于快速筛选出可能匹配的轮廓曲线对，极大地减少了不匹配的曲线对数量。然后，为了提高匹配的精度，作者引入了改进的Hausdorff距离，这是一种衡量曲线之间形状相似性的标准度量，它考虑了轮廓曲线所有顶点的曲率和挠率。通过这种方式，算法能够在细粒度上评估轮廓的匹配程度，确保找到更为精确的匹配。 最后，确定了匹配的轮廓曲线后，算法利用四元数法计算三维变换，将断裂面碎块进行精确对齐。这种方法确保了在整个匹配过程中保持了空间关系的准确性。此外，通过对跨界切矢的连续检测，算法能够找到误差最小的碎块对，从而实现断裂面的准确匹配。 这项研究提出的以轮廓曲线特征的断裂面匹配算法，通过结合多种图像处理技术，并优化了匹配过程，为处理表面光滑断裂面的匹配难题提供了一种有效且精确的方法，具有很高的实用价值。该研究成果有望在地质勘探、材料科学等领域得到广泛应用。