礦井巷道三維場(chǎng)景重建的研究與應(yīng)用.pdf

1、煤炭一直是我國(guó)消費(fèi)最多的能源，然而由于井下高溫、潮濕、多粉塵等惡劣的工作環(huán)境，井下煤炭開(kāi)采的效率不高。在井下煤炭開(kāi)采中，巷道的掘進(jìn)是其重要的環(huán)節(jié)，目前井下巷道的掘進(jìn)都依賴人工指揮掘進(jìn)機(jī)進(jìn)行工作，效率偏低，此外由于人工控制巷道掘進(jìn)，不可避免的會(huì)造成巷道掘進(jìn)的方向和掘進(jìn)窗口的大小與施工圖存在偏差，因此測(cè)繪人員會(huì)不定期的進(jìn)行檢測(cè)，這也在一定程度上影響了巷道掘進(jìn)的效率。因此提高巷道掘進(jìn)的效率是當(dāng)前煤炭安全生產(chǎn)的研究熱點(diǎn)之一。
　　本文利用

2、基于激光掃描的三維場(chǎng)景技術(shù)，在計(jì)算機(jī)上重建出掘進(jìn)巷道的三維模型。在三維點(diǎn)云數(shù)據(jù)的配準(zhǔn)的研究上，本文總結(jié)和分析了目前國(guó)內(nèi)外用于三維點(diǎn)云配準(zhǔn)的主要算法，深入研究了RANSAC（Random Sample Consensus隨機(jī)采樣一致）算法和ICP（Iterative Closest Point迭代最近點(diǎn)）算法，針對(duì)傳統(tǒng)ICP算法搜索最近點(diǎn)對(duì)準(zhǔn)確度不高做出了改進(jìn)，即將法向量作為搜索最近點(diǎn)對(duì)的一個(gè)約束條件，對(duì)于傳統(tǒng)ICP算法的收斂速率和結(jié)果與

3、初始條件有關(guān)，提出了基于RANSAC和ICP改進(jìn)算法的由粗到精雙層配準(zhǔn)方法，以實(shí)驗(yàn)室為對(duì)象進(jìn)行試驗(yàn)比較，結(jié)果表明本文提出的方法在點(diǎn)云配準(zhǔn)速率、搜索匹配點(diǎn)對(duì)正確性上有了一定的提高，證明了該方法的有效性。
　　在上述方法的基礎(chǔ)上，本文設(shè)計(jì)了針對(duì)掘進(jìn)工作面的礦井下巷道三維場(chǎng)景重建系統(tǒng)，動(dòng)態(tài)的顯示出井下巷道的三維場(chǎng)景，針對(duì)掘進(jìn)機(jī)工作面的工作現(xiàn)場(chǎng)需要，實(shí)現(xiàn)了掘進(jìn)機(jī)截割窗口檢測(cè)的功能，掘進(jìn)巷道走向的顯示功能以及掘進(jìn)機(jī)導(dǎo)航參數(shù)的矯正功能，從而達(dá)