以轮廓曲线为特征的断裂面匹配

李群辉 1; 张俊祖 1; 耿国华 2; 周明全 3

doi:10.7652/xjtuxb201609017

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以轮廓曲线为特征的断裂面匹配

更新时间：2025-07-09

- 以轮廓曲线为特征的断裂面匹配
- Fracture Surfaces Matching Based on Contour Curve
- 西安交通大学学报 2016年50卷第9期页码：105-110
- 作者机构：
  
  长安大学理学院,西安,710064
- 作者简介：
- 基金信息：
  
  : 2015-12-08。作者简介: 李群辉(1975—),女,博士,讲师。基金项目: 国家自然科学基金资助项目(61373117);陕西省科技计划资助项目(2016JM6081)
- DOI：10.7652/xjtuxb201609017
  中图分类号： TP301.6
- 网络首发：2016-09-10，
  
  纸质出版：2016
- 稿件说明：
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李群辉 1, 张俊祖 1, 耿国华 2, 等. 以轮廓曲线为特征的断裂面匹配[J]. 西安交通大学学报, 2016,50(9):105-110.

Fracture Surfaces Matching Based on Contour Curve[J]. 2016, 50(9): 105-110.
李群辉 1, 张俊祖 1, 耿国华 2, 等. 以轮廓曲线为特征的断裂面匹配[J]. 西安交通大学学报, 2016,50(9):105-110. DOI： 10.7652/xjtuxb201609017.

Fracture Surfaces Matching Based on Contour Curve[J]. 2016, 50(9): 105-110. DOI： 10.7652/xjtuxb201609017.

摘要

现有断裂面匹配算法主要适用于表面粗糙特征丰富的断裂面

对于表面光滑特征稀少的断裂面不能正确匹配。针对这一问题

提出一种以断裂面轮廓曲线为特征的匹配算法。该算法首先将区域生长算法和边界跟踪算法相结合

在沿碎块棱边分割出断裂面的同时又得到了封闭且序列化的轮廓顶点; 轮廓曲线的匹配

先采用角点距离矩阵进行粗匹配

排除了大部分不匹配的曲线对

再根据轮廓曲线所有顶点的曲率和挠率

采用改进的Hausdorff距离进行细匹配; 最后

根据匹配的轮廓曲线

采用四元数法计算三维变换将碎块对齐

通过跨界切矢连续检测且误差最小的碎块对为最优匹配。在断裂面粗糙和光滑且材质不同的多个碎块上进行了实验

结果表明该算法能较好实现特征稀少或丰富的断裂面的匹配。

Abstract

The existing matching algorithm of fracture surfaces is mainly suitable for rough surfaces with rich features but not for smooth surfaces with rare features. To solve this problem

an algorithm based on contour curve is proposed for fracture surfaces matching. Firstly

the algorithm combines region growing algorithm and boundary tracking algorithm for surface segmentation and contour extraction simultaneously. Next

the contour matching includes rough matching based on the corner point distance matrix

which can eliminate most of the dissimilar contour pairs

and fine matching based on Hausdorff distance according to the curvatures and torsions of all contour curve vertices. Finally

the quaternion method is used to calculate rigid transformation based on contour pairs. The optimal matching is the fragment pairs which satisfy the cross-boundary continuity detection and have minimum errors. We use a variety of rough and smooth fracture surfaces of different materials to test the algorithm. Experimental results show that the algorithm can achieve better matching of fracture surfaces with rare or abundant features.

关键词

Keywords

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