基于立体视觉的煤矿巷道三维重建方法研究

井下巷道的三维建模是实现数字化采矿非常重要的一个环节,论文利用数字图像处理技术根据摄像机拍摄的巷道断面照片对井下巷道进行三维重建.提出一种基于中心线-断面属性的局部建模方法.这种方法不考虑中心线之间的拓扑关系,对单一巷道和交岔点分别建模.该方法能实现平巷、斜坡道、竖井等地下工厂的三维实体建模,相比于现有的一些重建方法这种方法计算量小,能快速实现三维重建.     

巷道三维构模及虚拟交互研究

摘 要：矿山井下巷道是矿山开采系统最为重要的组成部分,但其纵横交错、关系复杂,而巷道三维可视化系统可以对其进行客观、形象的描述。针对矿山的特性和应用需求,对巷道三维网络模型进行了研究,根据巷道原始导线点数据,将巷道抽象成结点、节点和巷道中线,并将其构成相应的拓扑关系,通过断面的加载和接口的处理实现巷道建模,再利用数据库技术和虚拟现实技术实现巷道数据的存储和三维巷道的虚拟可视化以及虚拟环境中的交互操作。最后,以山西某矿井下巷道数据,给出一个原型系统。     

基于特征断面的复杂巷道段三维建模

为解决巷道断面随工程需要及岩层变化不断改变,导致巷道三维建模程序复杂的问题,提出基于特征断面的巷道三维建模思想,通过建立巷道特征断面模型库,实现变化巷道段的三维建模,以期提高复杂巷道段的建模效率。首先阐述建模数据的采集方法,并对巷道断面进行了细化坐标分析;同时提出拐角处断面变化巷道段的平滑处理算法（通过圆弧来圆滑拐角处巷道中心线）,对普通巷道段采用三角剖分形成三角网完成巷道段的建模;而巷道断面发生变化的复杂巷道段存在简单曲面四边形,采用Bézier曲面及曲面的拼接完成巷道段的建模,并在实验中进行了验证     

巷道实体的三维建模研究与实现

阐述了中线加断面生成巷道体三维建模方法,然后对相交情况下的巷道体进行布尔运算生成贯通的巷道。针对建模过程中存在的巷道断面的三维坐标转换、三角网格的生成、巷道体之间的布尔运算等关键技术,提出了具体的解决方法,并给出了最终的实验结果,实验验证了此三维建模方法的可行性。     

一种长巷道形变监测中轴线提取及断面构建方法

三维激光扫描技术被广泛用于长巷道形变监测技术的研究中,但目前的研究存在多次扫描采集到的点云数据基准点移位现象;采集到的相邻点云数据公共特征不明显,多站点云拼接后会导致累计误差增大;超前巷道形变受超前支架的影响。针对上述问题,以传统十字点法中顶底板中点与两帮重点交叉的方法为基础,提出了一种基于最小二乘法的巷道中轴线提取方法。巷道定义的直角坐标系的原点位于激光束发射处,z轴位于激光扫描器的竖向扫描面内;x、y轴均位于仪器的横向扫描面内,中轴线反映了巷道整体的走向和姿态。在巷道掘进完成未受采动影响时,整条巷道进行第一遍扫描,通过最小二乘法确定整条巷道的中心点,将各中心点连接并拟合出一条完整的中轴线。在后续的巷道变形监测中,每监测一次均通过第一次的中点位置进行点云数据叠加,准确获得巷道断面内各个点云的变化情况,进而获得巷道的形变。基于拟合的中轴线构建巷道断面。采用三维激光扫描系统在塔山煤矿30507工作面回风巷对巷道形变进行了测试,结果表明：(1)巷道形变随着测点距工作面距离的增大而变小,且30507工作面回风巷的超前影响范围为150 m,巷道形变的最大点位于底板临近采空区一侧。(2)三维激光...     

点云数据下的矿山巷道三维建模

基于三维激光扫描技术获取数据点云,对煤矿巷道进行精细三维建模。研究了狭长型海量巷道点云数据精细建模问题,使用Delaunay生长算法引入边、角等约束条件,设置不同三角网边长阈值对点云数据分析处理,在保证模型细节前提下选取合适的边长阈值完成巷道整体构网,实现了巷道实体对象的全景建模并对模型精度进行了分析。借助某煤矿点云数据验证了三维激光技术在巷道建模的可行性,为数字化矿山建设提供准确精细的数字化模型。     

巷道中线的计算机自动求解算法

本文将巷道中线的确定看作是由点至线的求解问题,以矿井巷道的左帮距、右帮距等测量数据为依据,利用导线点与巷道壁之间的特殊位置关系,提出了一种新的基于坐标公式法易于在计算机上实现的巷中线求解算法,将人们从繁琐的绘图工作中解放了出来,具有很好的实用价值。     

基于网络的矿山三维巷道建模方法研究

针对现有巷道三维模型的构建多是基于单机的建模方法,存在网络环境下模型共享困难的问题,研究了一种基于网络三维图形技术的巷道建模实现方法。该方法通过巷道底板中线等特征线和断面参数,经过三维坐标转换得到断面三维线,采用分段建模算法快速建立三角形条带巷道三维模型;采用在网页中嵌入HOOPS 3D流控件和三维模型的HSF流文件实现巷道三维模型的网络发布,并借助网络三维图形技术实现了通过浏览器对大规模巷道三维模型的访问和交互。     

平面复杂花纹图案的3D建模算法研究

通过对平面复杂花纹图像或图形的矢量化处理或数据转换,得到平面复杂花纹图案清晰轮廓的数据矩阵,然后采用扫描分析法求出扫描线与轮廓线的交点,并进行配对和中点计算;运用二次Bezier曲线构建其3D模型数据矩阵,再对模型数据进行后期优化处理,最终生成平面复杂花纹图案的3D模型.该建模方法能够构想和创建平面花纹图案的虚拟模型,生成光滑细腻的模型曲面和具有图案基本结构特征的逼真模型,并能灵活控制模型生成的形态.建模算法具有复杂度低、建模速度快、实用性强等特点.     

基于二次特征提取的煤矿巷道表面点云数据精简方法

采用三维激光扫描技术提取的煤矿巷道表面点云数据量大且存在较多的冗余数据,而现有点云数据精简方法存在大数量级点云处理过程中细节保留不足的问题。针对上述问题,提出了一种基于二次特征提取的煤矿巷道表面点云数据精简方法。首先对采集到的原始巷道点云数据进行去噪预处理;其次建立K-d树,并利用主成分分析法对去噪后点云数据估算来拟合邻域平面的法向量;然后通过较小的法向量夹角阈值对点云进行初步的特征区域与非特征区域划分,保留特征区域并随机下采样非特征区域,接着依据较大的法向量夹角阈值将特征区域点云划分为特征点和非特征点,并对非特征点进行体素随机采样;最后将2次点云精简结果与特征点合并得到最终的精简数据。仿真结果表明,该方法在百万数据量级点云和高精简率条件下,相较曲率精简方法、随机精简方法和栅格精简方法,在特征保留和重构精度方面都取得了更好的效果,三维重构后计算所得标准偏差平均可低于相同精简率下其他方法 30%左右。