화상처리에 기초한 암체의 지질학적세기지수결정

일반적으로 지하구조물건설과 광상개발, 채굴공정에 대한 수값모의와 설계를 진행하자면 대상암반의 력학적특성량들을 알아야 한다.

이와 관련하여 많은 연구자들은 이미 1990년대초에 지질학적세기지수(GSI)로 암반의 세기와 변형특성량을 결정하기 위한 여러가지 방법들을 제기하였다. 표준GSI도표는 암반의 표면상태와 블로크성을 정량적으로 고려하여 암반의 전반적인 지질공학적질을 0~100사이의 값으로 평가하는데 리용되고있다. 이 방법은 경험을 가진 지질기사들과 지질공학기사들의 협동에 의해서만 그의 본질적인 결함들을 원만히 극복할수 있다.

화상처리기술로 암반표면에 대한 2차원화상에 존재하고있는 균렬들을 검출한 다음 그의 프락탈차원수를 결정하고 최종적으로 인공신경망에 의하여 GSI를 예측함으로써 GSI를 정량적으로 결정할수 있다.

화상처리에 의한 암반표면의 균렬검출은 다음과 같은 단계로 진행한다.

단계1: 암반색화상을 흑색화상에로 변환하는 단계

단계2: 균렬부위를 강조시키기 위한 평활화 및 선예화단계

단계3: 균렬과 배경을 분리하기 위한 2값화처리단계

단계4: 여러가지 원인으로 하여 생긴 잡음들의 제거단계

단계5: 암반표면에 존재하는 균렬들을 검출하는 단계

암반표면균렬의 프락탈성은 선행연구결과를 리용하여 계산한다.

균렬성암반의 GSI값을 예측하기 위하여 3층역전파신경망을 리용한다. 이때 망의 입구층신경세포는 암반표면균렬의 프락탈차원수와 암반표면의 풍화성지표 등 2개로 구성하고 출구층신경세포는 GSI값 1개로, 중간층신경세포는 초기에 3개로 구성하고 학습을 통하여 신경세포수를 확정한다.

우에서 고찰한 방법에 따라 Matlab(v.7.0)에 제공되여있는 화상처리도구와 프락탈해석도구, 신경망도구로 균렬성암반의 GSI값을 결정하기 위한 대면부를 작성하고 균렬성암반의 GSI를 정량적으로, 객관적으로 결정할수 있다.

이 자료는 광업공학부 학부장 홍근의선생이 SCI잡지 《Journal of Rock Mechanics and Geotechnical Engineering》에 발표한 론문 《화상처리기술에 기초한 암체의 지질학적세기지수결정방법》에 실렸다.