(19)国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202211229936.2 (22)申请日 2022.10.08 (71)申请人 中煤科工集团重庆研究院有限公司 地址 400039 重庆市九龙坡区二郎科城路6 号 (72)发明人 郭胜均　赵中太　龚小兵　王杰　 吴付祥　鲁轲　巫亮　梁爱春　 刘奎　李定富　陈波　黄强　 李小波　 (74)专利代理 机构 北京同恒源知识产权代理有 限公司 1 1275 专利代理师 廖曦 (51)Int.Cl. G06T 17/00(2006.01) (54)发明名称 一种煤矿井下激光扫描点云 建模方法 (57)摘要 本发明涉及煤矿井技术领域， 提出了一种煤 矿井下激光扫描点云建模方法， 步骤如下： 对井 壁点云进行预处理获得井壁基本信息， 井壁基本 信息包括井壁点范围、 平均点距和高程最低点， 利用井壁基本信息及井壁点云构建邻近图， 本发 明中， 在外部模拟器内配置漏点检测程序， 观测 三维模型内是否存在未扫描的位置， 按照对点云 数据的空间、 纹理、 几何特征进行划分， 使具有相 似特征或语义的点云数据划分到一起， 在检测出 三维模型出现漏点的情况时， 重新启动三维激光 扫描器对井壁照射， 对点云数据中的误差点根据 迭代最近点算法进行去除， 由此种方式得出的煤 矿井三维模型的最终形态， 可以更好的贴近实 际， 方便对煤矿井的开采， 且大大保护了作业人 员的安全。 权利要求书1页 说明书4页 附图1页 CN 115526991 A 2022.12.27 CN 115526991 A 1.一种煤矿井下激光扫描点云 建模方法， 其特 征在于， 该 方法包括以下步骤： S1、 对井壁点云进行预处理获得井壁基本信息， 井壁基本信 息包括井壁点范围、 平均点 距和高程最低点， 利用井壁基本信息及井壁点云构建邻近图， 并以m倍平均点距作为近邻点 搜索半径， 进行近邻图矩阵初始化； S2、 以高程最低点作为井底点， 采用单源最短路径算法， 搜索每个点到达井底的最短路 径， 得到煤矿井的初始骨架线； S3、 在煤矿井的中心位置下沉三维激光扫描器， 发出一个激光束， 使激光束照射在井壁 的位置， 同时快速转动三维激光扫描器， 使激光束照射井壁的各个位置， 在照射的同时， 三 维激光扫描器不断接 收接收反射的激光， 在照射的同时， 三维激光扫描器不断接 收接收反 射的激光， 测量 其中的时间， 根据光速， 可以计算距离； S4、 使用外部模拟器， 配合检测出的距离数据， 提取环境图像信息 中图像的若干匹配点 对， 具体包括： 在 多尺度拉普拉斯金字塔下提取Harr is角点， 并将每个角点P c的邻域分为一 个若干半径不同的同心圆； 将每个圆区域均匀分为若干不重叠子区域， 将Pc点的方向设置 为CCH描述子的0 °方向， 并以最小半径同心圆0 °的子区域为r1； 定义角点Pc邻域内一点P的 对比度值C(p)： C(p)＝I(p) ‑I(pc)； 其中， I(Pc)和I(P)分别为Pc点和P点的灰度值； 将所有 子区域的对比度函数值组成的向量作为Pc点的CCH描述向量， 并将向量归一化处理以获得 线性光照不变性， 得到点Pc的描述子； 遍历待匹配图像和匹配图像之间的特征点以进行匹 配， 并将与待匹配点Pc的欧式距离最小的两个匹配点作为匹配点对， 可以绘出井壁的三维 模型； S5、 在外部模拟器内配置漏点检测程序， 通过漏点检测程序检测井壁的三维模型是否 有误， 观测三维模型内是否存在未扫描的位置， 按照对点云数据的空间、 纹理、 几何特征进 行划分， 使得 具有相似特 征或语义的点云数据划分到一 起； S6、 在检测出三维模型出现漏点的情况时， 重新启动三维激光扫描器对井壁照射， 对点 云数据中的混杂点、 误差点根据迭代最近点算法进行去除， 使新的三维模型覆盖老的三维 模型， 在老的三维模型 上， 不断补充新 点， 由此完 善三维模型； S8、 将完善的三维模型， 通过云端发送至数据库内， 可以保存三维模型， 供登录云端的 使用者查看。 2.根据权利要求1所述的一种煤矿井下激光扫描点云建模方法， 其特征在于， 传输模组 为蓝牙机构组成， 传输效率高， 传输数据不会收到损坏。 3.根据权利要求1所述的一种煤矿井下激光扫描点云建模方法， 其特征在于， 三维激光 扫描器的终端位置设置有减震机构。 4.根据权利要求1所述的一种煤矿井下激光扫描点云建模方法， 其特征在于， 激光扫描 器上设置传输模组， 将测量 来的数据传输 至外部模拟器。权　利　要　求　书 1/1 页 2 CN 115526991 A 2一种煤矿井下激光扫描 点云建模方 法 技术领域 [0001]本发明涉及煤矿井技 术领域， 具体的， 涉及一种煤矿井下激光扫描点云 建模方法。 背景技术 [0002]矿井是形成地下煤矿生产系统的井巷、 硐室、 装备、 地面建筑物和构筑物的总称。 有时把矿山地下开拓中的斜井、 竖井、 平硐等也称为矿井。 每一个矿井的井田范围大小、 矿 井生产能力和服 务年限的确定， 是矿井自体设计中必须解决好的关键问题之一。 [0003]在对煤矿井开发的过程中， 需要对煤矿井进行云建模， 建立出云建模可以方便作 业人员入煤矿井内施工， 且可以使用云数据对建立的云建模进行检测， 判断煤矿井的牢固 程度， 保障作业人员的安全， 现有的煤矿井云建模方法大多不方便对模型进行自检， 仅靠激 光雷达扫射出煤矿井的基本形态就收工， 对煤矿井的了解程度不深， 无法保证作业人员的 安全。 发明内容 [0004]本发明提出一种煤矿井下激光扫描点云建模方法， 解决了相关技术中的一种煤矿 井下激光扫描点云 建模方法问题。 [0005]本发明的技 术方案如下： 一种煤矿井下激光扫描点云 建模方法， 步骤如下： [0006]S1、 对井壁点云进行预处理获得井壁基本信息， 井壁基本信息包括井壁点范围、 平 均点距和高程最低点， 利用井壁基本信息及井壁点云构建邻近图， 并以m倍平均点距作为近 邻点搜索半径， 进行近邻图矩阵初始化； [0007]S2、 以高程最低点作为井底点， 采用单源最短路径算法， 搜索每个点到达井底的最 短路径， 得到 煤矿井的初始骨架线； [0008]S3、 在煤矿井的中心位置下沉三维激光扫描器， 发出一个激光束， 使激光束照射在 井壁的位置， 同时快速转动三维激光扫描器， 使激光束照射井壁的各个位置， 在照射的同 时， 三维激光扫描器不断接收接收反射的激光， 在照射的同时， 三 维激光扫描器不断接收接 收反射的激光， 测量 其中的时间， 根据光速， 可以计算距离； [0009]S4、 使用外部模拟器， 配合检测出的距离数据， 提取环境图像信息中图像的若干匹 配点对， 具体包括： 在 多尺度拉普拉斯金字塔下提取Harr is角点， 并将 每个角点P c的邻域分 为一个若干半径不同的同心圆； 将每个圆区域均匀分为若干不重叠子区域， 将Pc点的方向 设置为CCH描述子的0 °方向， 并以最小半径同心圆0 °的子区域为r1； 定义角点Pc邻域内一点 P的对比度值C(p)： C(p)＝I(p) ‑I(pc)； 其中， I(Pc)和I(P)分别为Pc点和P点的灰度值； 将所 有子区域的对比度函数值组成的向量作为Pc点的CCH描述向量， 并将向量归一化处理以获 得线性光照不变性， 得到点Pc的描述子； 遍历待匹配图像和匹配图像之间的特征点以进行 匹配， 并将与待匹配点Pc的欧式距离最小的两个匹配点作为匹配点对， 可以绘出井壁的三 维模型； [0010]S5、 在外部模拟器内配置漏点检测程序， 通过漏点检测程序检测井壁的三维模型说　明　书 1/4 页 3 CN 115526991 A 3