露天采场验收测量的SIFT-ICP点云配准方法

露天采场验收测量是露天矿山测量中的重要工作,传统的散点式测量方式如GPS、全站仪等逐渐向密集的点云测量方式转变,然而多期数据的坐标关联与统一需要点云数据的精确配准。为此,文中在分析以往ICP配准算法的存在不足的基础上,提出了一种改进的SIFT-ICP配准方法。该算法首先对预处理后的点云进行Delaunay三角剖分建模及栅格化,然后对栅格化后的图像实施SIFT算法的粗配准,最后根据粗配准的结果进行ICP算法的精确配准。实验结果表明,该方法能够加快ICP算法的迭代收敛,并提高了配准的精度。     

基于改进罗德里格矩阵-ICP点云配准算法研究

利用三维激光扫描采集点云数据的过程中,为了得到目标物完整的点云,需要对不同站点的点云数据进行配准,而传统的点云配准方法主要是基于罗德里格矩阵配准算法,该方法没有考虑旋转矩阵和平移矩阵参数误差,针对此,文中在进行初始配准参数解算的过程中,同时考虑了旋转和平移矩阵参数误差,并将罗德里格矩阵计算的参数引入到ICP算法中,在利用ICP算法的基础上,为了避免搜索点的重复,对每次搜索的点进行排除,从而在保证配准精度的前提下,提高了点云配准效率。并最终通过实例分析验证了该算法的有效性。     

Riegl VZ-1000三维激光扫描测量系统在大型露天矿山土石方测量中的应用

依据Riegl VZ-1000三维激光扫描测量系统所采集的点云数据与常规测量方法所获取的测量数据分别采用三角网算法和方格网算法进行露天矿山的采剥体积计算,并对两种计算结果进行比较。结果表明,利用三维激光扫描测量系统获取的矿山点云数据是精准,可靠的,在露天矿山体积测量中三维激光测量技术比传统测量技术更为精确、安全和高效。     

基于点特征描述子的点云自动配准方法研究

提要针对点云自动配准过程中ICP算法存在容易局部收敛且收敛速度慢的问题,该文采用采样一致性初始配准方法和距离阈值滤波的ICP精确配准方法对其进行改善,实现实测点云数据的高精度自动配准.并采用实测点云对该方法的可行性进行了验证,结果表明,其配准后精度可达到毫米级.     

基于ISSＧSHOT＋３DＧNDT的点云配准算法研究

针对以往点云数据在配准处理过程中,存在粗配准匹 配率低、配准时间长、精配准精度不高等问题,提出了ISSＧ SHOT与３DＧNDT相结合的点云配准算法.首先,运用内 部形态描述子算法(ISS)对下采样后的点云数据提取特征 点,对提取的特征点用方向直方图描述子(SHOT)进 行 描 述,并利用相 似 度 函 数 将 对 应 的 特 征 点 进 行 匹 配;再 采 用 Lmeds算法删除匹配错误的特征点,并完成２片点云数据的 粗配准,获得 较 好 的 初 始 配 准 位 置 与 姿 态;最 后,采 用 ３DＧ NDT算法将粗配准后的点云数据进行空间体素化处理,运 用概率分布函数完成点云数据的精确配准.结果表明,与其 他点云数据配准算法相比,ISSＧSHOT＋３DＧNDT 算法的均 方根误差最小、配准精度最高,特征点匹配率较高且运行时 间短.     

Maptek三维激光扫描技术在玉龙铜矿采剥工程测量验收中的应用

随着玉龙铜矿改扩建工程的推进,矿山采剥区域面积及工程量大幅增加,现有测量仪器GPS-RTK、全站仪等从效率及精度方面均无法满足工程量验收及日常测量工作。为提高玉龙铜矿测量工作的效率及精度,引进Maptek I-Site XR3三维激光扫描仪。通过现场应用,该设备能够快速实现点云数据的采集,尤其适合露天矿山大面积开采、地形复杂区域的工程量验收和测量工作;同时结合配套软件PointStudio,能够快速实现矿山三维实体建模和采剥工程量的计算;能够达到验收及测量工作效率、质量、精度及安全性提升的目的,具有较高的应用价值。     

三维激光扫描技术在露天矿转台测量验收中的应用

作为新兴的测量技术手段,三维激光扫描技术突破了传统的单点测量方法。基于三维激光扫描仪的工作原理,介绍了三维激光扫描技术在测量中的应用流程及数据处理步骤。以某大型露天矿转台测量计算方量为实例,构建三维实体模型,快速获得转台方量,并与传统的全站仪测量高程点构建TIN方法计算方量进行分析比较。结果表明,相比传统全站仪传统测量方法,三维激光扫描技术点云数据更精确直观,提高了作业效率,更具优势,在矿山转台验收测量中具有较好的推广价值。     

露天矿测量控制线

后方交会法是露天矿山的主要测量方法之一。这是由于露天采场机械设备多,经常爆破,保留永久性固定测量点有困难,因此测图报点(工作控制点)时,一般不可能从近处控制点用测经纬仪导线方法引点,常采用后方交会法,利用远处的三角点进行交会;并且后方交会法有外业工作量小的优点。但其计算工作麻烦;中型矿山一次测量验收要测十余个后方交会点,内业计算工作量大;在精度方面,存在险圆问题,容易产生错误。为了提高验收测量精度,缩短验收测量时间,我矿在解决石灰石露天车间的基本测量控     

基于激光点云的沉陷区水平位移求取方法研究

三维激光扫描技术可用于监测沉陷地表或地物的垂直方向沉降,但由于缺少同名点信息,很难利用激光点云数据监测沉陷区的水平移动。通过构造水平移动的虚拟监测点,提出了一种水平移动的求取方法。首先,以房屋的移动量代替地表的移动量,将房屋点云的重心作为虚拟监测点;然后,以房屋特征点为参照对开采前后房屋点云数据进行人工粗配准,再使用ICP配准算法进行精确配准;最后,求取配准前后虚拟监测点的空间位置差值,从而求出水平移动量。通过实测点云数据对该方法进行应用研究,证明了该方法的有效性。     

矿山回采阶段快速施工测量方法

矿山施工测量主要分为导线施工测量和水准施工测量,主要采用的测量器具为全站仪配棱镜和水准仪配塔尺。矿山进入回采阶段,前期掘进施工时导线控制网和高程控制网已敷设完成,并已对布设导线点和水准点进行了复测工作,各控制点均满足测量精度要求。所以在回采阶段,可在满足测量规范要求的基础上,通过简化测量器具和测量方法的手段,进行快速施工测量。     

基于密集匹配点云的露天矿台阶线提取方法研究

台阶线是露天矿测量的主要对象之一,传统的全站仪、GPS点式测量方法耗时长、劳动强度大、效率低,而基于无人机点云的现代测量方法为台阶线高效提取提供了可能。基于无人机影像构建的密集匹配点云数据,提出了一种自适应高程阈值的台阶线提取方法。该方法首先通过邻域点云的协方差矩阵对地形条件进行判断,依据不同的地形自适应地选用不同的高程差阈值进行台阶线特征点提取,极大限度地减少误提取数量;然后,基于点云聚类分割后各点云簇中点的数量与高程特征对误提取的点云进行剔除,并采用三次B样条曲线对特征点进行拟合,较好完成了露天矿台阶线提取。试验表明:该方法可以高效地完成露天矿台阶线特征点提取,有效区分台阶线和道路边线特征点;同时依据特征点拟合出的曲线效果良好,真实反映了台阶线的实际位置。上述分析为露天矿台阶线高效测量提供了新的解决方法。     

基于“互联网+”智慧露天煤矿建设发展新构想

智慧露天煤矿建设不是各种信息化系统的简单堆砌,而是通过将物联网、大数据、云计算、人工智能、移动互联网、无人机、三维激光扫描等技术和装备与露天矿山开采有机结合,形成露天矿山互联、感知、分析、自学习、预测、决策、控制的完整的具有符合露天矿智能开采的“智慧大脑”系统。通过对露天矿山“智慧大脑”的构建,从无人机测量、智能调度及物料流规划、违章行为智能识别以及多源数据融合等角度出发,最终实现露天矿采掘、运输、排土、洗选、物流、风险预警、生态保护、安全管理等各个生产环节的智能化、开采资源利用的最大化、生态开采扰动的最小化、生态恢复的最优化、职业卫生危害的降低和矿山生产的无人化,实现“互联网+”的露天矿山智慧化生产、精细化开采,对我国金属、非金属露天矿山智能化建设同样具有重要借鉴。     

基于三维激光扫描技术的爆破块度识别

为快速、准确的统计现场爆破块度,提出了基于三维点云的爆破块度识别方法。利用三维激光扫描仪获取爆堆点云数据,通过ICP配准、SOR降噪和体素下采样进行点云预处理,采用RANSAC平面拟合对预处理后的点云数据进行初始分割、基于点云密度的DBSACAN算法进行聚类,识别岩块轮廓。通过计算聚类后岩块点云的三维凸包和OBB方向包围盒,获得爆堆点云中所有岩块的体积和最长粒径。结果表明：在室内试验中基于三维点云的爆破块度识别方法与直接测量法相比获取的体积平均相对误差为4.61%,粒径平均相对误差为4.75%;在现场测试试验中的平均识别准确率为80.4%,获得的爆破块度统计结果对爆破参数优化具有一定的参考作用。     

我国矿山测量领域三维激光扫描技术的应用现状及存在问题

三维激光扫描作为一种非接触式测量技术,近年来在我国矿山测量领域得到了广泛应用,涉及了矿区边坡监测、露天矿储量管理、地表沉陷监测等方面。结合近年来的相关研究成果,系统分析了我国矿山测量领域三维激光扫描技术的应用现状,并对存在的问题进行了探讨。研究表明：矿山测量工程应用及科学研究中使用的三维激光扫描设备与配套软件以国外进口为主,国产设备与软件较少;从数据采集、处理、成果应用等方面分析,主要存在的问题有采集数据质量不佳、点云数据匹配精度有待提高、点云数据滤波算法精度不高、特殊监测领域的应用成果不明显等。在上述分析的基础上,认为该领域的主要研究方向为：①高精度的空天地一体化数据采集方案,如InSAR、LiDAR、倾斜摄影测量与地面三维激光扫描技术相结合;②具有自主知识产权的点云数据处理软件开发,包括点云数据智能匹配算法、智能化高精度点云数据滤波算法等;③三维激光点云数据后期成果应用,包括面状地物变形监测理论与方法、大数据技术与人工智能技术相结合的三维激光扫描实时动态监测方法。总体来说,进一步推进三维激光扫描技术在我国矿山测量领域的应用,有助于大幅提升相关工程技术人员的空间三维数据处理能力,进而提高工作效率。     

基于改进SIFT算法的矿山井筒视频图像实时配准

针对尺度不变特征转换（SIFT）算法在矿山井筒视频图像匹配时不满足实时性要求,提出了改进的SIFT算法。在保证配准精度的情况下,通过减少尺度变换,构造简单的特征描述子并将Bray Curtis距离作为相似性度量,可以大幅缩短算法执行时间,提高配准精度。实验结果表明,改进的SIFT算法对图像旋转、尺度及亮度的线性变化具有不变特性,运算速度比改进前至少提高4倍,对矿山井筒视频图像具有较好的实时匹配效果。     

三维激光扫描点云边界提取研究

在数字矿山建设过程中,三维激光扫描仪可快速获得地表或建筑物的点云数据。点云边界不仅作为曲面表达的重要几何特征,而且作为模型求解曲面的定义域,对重建曲面模型的品质和精度起着重要作用。利用激光点云数据进行建模首先需从海量数据当中提取边界区域的采样点。本文提出了一种通过局部型面参考点集拟合微切平面,讨论参考点在对应微切平面上投影点的几何分布来自动提取边界特征的算法。该算法运行速度快,提取结果准确,可适用于各种复杂型面的点云数据。     

复杂露天铜矿床三维可视化开采工艺优化技术研究

为实现复杂露天铜矿床的高效精细化开采,探索以三维激光扫描技术为主要支撑的三维可视化开采工艺优化技术,实现露天矿采场现状模型更新、采剥量验收、爆堆统计分析以及边坡稳定性监测等数字化采矿辅助功能,为精细化、智能化采矿提供高效技术支撑。     

基于三维激光扫描空区精细化稳定性分析

地下回采空区探查与稳定性评价是目前众多矿山亟待解决的安全难题之一。以某旅游平硐为工程案例,采用BLSF移动式三维激光扫描测量系统现场探测并构建了平硐与空区三维点云模型,并据此建立了三维精细化数值分析模型,评估了基于真实形态的空区稳定性。研究结果表明,基于三维激光扫描的精细化数值模拟方法,能够更加准确地刻画空区形态,更加真实地反映空区稳定性特征。典型工程隔离矿柱稳定性良好,但平硐局部区域存在安全隐患。研究为同类矿山的空区稳定性安全评价提供了有益借鉴。     

基于高分遥感影像匹配的露天矿滑坡形变场监测方法

针对利用SIFT(Scale-invariant feature transform)算法提取全色遥感影像特征点时存在数量少、分布不均、影响滑坡形变场监测效果等问题,提出了一种综合利用SIFT与CSIFT(Colored scale invariant feature transform)算法进行滑坡形变场标定的方法。该方法利用SIFT算法分别处理全色影像和多光谱融合影像,利用CSIFT算法处理多光谱融合影像,将3个过程提取的互不相同的特征点进行叠加,得到更多的特征点。以抚顺西露天煤矿南帮滑坡为例进行试验,结果表明:新方法能够充分利用3种不同影像匹配过程的特点,大大增加了特征点数量,使得生成的滑坡形变场更加精确,所圈定的滑坡范围更加准确,且该方法具有成本低、效率高等优点,非常适合于大型滑坡的大变形形变场监测。     

一种露天矿卡车故障的NLP技术挖掘与分析方法

受制于国内露天矿设备的智能化故障诊断水平,露天矿卡车故障信息以人工采集方式为主,故障信息的标准化和故障管理的程序化程度不够,难以进行深入的故障分析工作。为此,提出了基于自然语言处理技术的故障分析方法。该方法首先对故障文本信息进行预处理,利用向量空间模型对处理结果进行统计,从而获得初始特征向量;然后利用主成分分析算法对初始特征向量进行降维处理,建立故障特征空间模型;最后利用这些特征向量训练故障挖掘模型,对露天矿卡车故障信息进行挖掘与分析。通过矿山实际数据验证了该方法的合理性,为露天矿卡车故障信息分析与管理提供了新方法。