本申請(qǐng)涉及點(diǎn)云處理，具體而言，涉及一種煤礦巷道點(diǎn)云數(shù)據(jù)精簡(jiǎn)方法、裝置、存儲(chǔ)介質(zhì)和電子設(shè)備。

背景技術(shù)：

1、煤礦開采工程中，巷道作為煤礦開采與運(yùn)輸?shù)闹匾ǖ溃懿蓜?dòng)影響產(chǎn)生的巷道結(jié)構(gòu)變形時(shí)有發(fā)生，而相比傳統(tǒng)的測(cè)量技術(shù)，三維激光掃描技術(shù)在數(shù)據(jù)采集方面，具有快捷、精確、簡(jiǎn)便等特點(diǎn)，被廣泛應(yīng)用于各個(gè)領(lǐng)域。隨著地面三維激光掃描技術(shù)的發(fā)展與完善，其在變形監(jiān)測(cè)方面的應(yīng)用也得到了推廣，被逐步應(yīng)用到煤礦巷道檢測(cè)中。

2、由于井下煤礦巷道具有狹長(zhǎng)且特征相似的特點(diǎn)，并且巷道中通常存在水汽和粉塵，容易造成移動(dòng)式激光掃描設(shè)備所采集點(diǎn)云數(shù)據(jù)冗余、點(diǎn)云厚度較厚，會(huì)對(duì)后續(xù)的點(diǎn)云配準(zhǔn)、變形監(jiān)測(cè)等造成一定的影響，現(xiàn)有的點(diǎn)云精簡(jiǎn)方法在對(duì)點(diǎn)云精簡(jiǎn)時(shí)沒有考慮到點(diǎn)云厚度，會(huì)直接影響基于巷道點(diǎn)云的變形監(jiān)測(cè)精度。

3、基于上述現(xiàn)有技術(shù)問題，可見亟需一種新穎的煤礦巷道表面點(diǎn)云數(shù)據(jù)精簡(jiǎn)方法來滿足上述技術(shù)需求。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本發(fā)明提供一種煤礦巷道點(diǎn)云數(shù)據(jù)精簡(jiǎn)方法、裝置、存儲(chǔ)介質(zhì)和電子設(shè)備，以至少實(shí)現(xiàn)提高巷道點(diǎn)云的變形監(jiān)測(cè)精度的技術(shù)效果。

2、為了實(shí)現(xiàn)上述目的，根據(jù)本申請(qǐng)的一個(gè)方面，提供了一種煤礦巷道點(diǎn)云數(shù)據(jù)精簡(jiǎn)方法，該方法包括：

3、獲取初始巷道點(diǎn)云集，對(duì)所述初始巷道點(diǎn)云集進(jìn)行預(yù)處理，獲得裁切及去噪后的待精簡(jiǎn)巷道點(diǎn)云集；

4、在所述待精簡(jiǎn)巷道點(diǎn)云集中構(gòu)建kd樹索引結(jié)構(gòu)，以將所述待精簡(jiǎn)巷道點(diǎn)云劃分為多個(gè)子空間，在各個(gè)所述子空間中分別選取所需要的核心點(diǎn)并計(jì)算各核心點(diǎn)的法向量；

5、根據(jù)所述的核心點(diǎn)與各核心點(diǎn)法向量，以各核心點(diǎn)法向量為圓柱體領(lǐng)域中軸線方向，設(shè)置圓柱體的高度和半徑，分別構(gòu)建圓柱體領(lǐng)域；

6、檢索并計(jì)算以確定各所述圓柱體領(lǐng)域內(nèi)點(diǎn)，選擇離各所述圓柱領(lǐng)域內(nèi)點(diǎn)質(zhì)心的最近點(diǎn)來代替圓柱體領(lǐng)域內(nèi)所有點(diǎn)；

7、確定所述各所述圓柱體領(lǐng)域內(nèi)距離圓柱體領(lǐng)域質(zhì)心的最近點(diǎn)，在所述各領(lǐng)域內(nèi)保留該點(diǎn)刪除其他點(diǎn)，最后將所有所述最近點(diǎn)集合起來，構(gòu)建為精簡(jiǎn)后點(diǎn)云集。

8、根據(jù)本申請(qǐng)的另一方面，提供了一種煤礦巷道點(diǎn)云數(shù)據(jù)精簡(jiǎn)裝置，該裝置包括：

9、獲取單元，用于獲取初始巷道點(diǎn)云集，對(duì)所述初始巷道點(diǎn)云集進(jìn)行預(yù)處理，獲得裁切及去噪后的待精簡(jiǎn)巷道點(diǎn)云集；

10、第一處理單元，用于在所述待精簡(jiǎn)巷道點(diǎn)云集中構(gòu)建kd樹索引結(jié)構(gòu)，以將所述待精簡(jiǎn)巷道點(diǎn)云劃分為多個(gè)子空間，在各個(gè)所述子空間中分別選取所需要的核心點(diǎn)并計(jì)算各核心點(diǎn)的法向量；

11、第二處理單元，用于根據(jù)所述的核心點(diǎn)與各核心點(diǎn)法向量，以各核心點(diǎn)法向量為圓柱體領(lǐng)域中軸線方向，設(shè)置圓柱體的高度和半徑，分別構(gòu)建圓柱體領(lǐng)域；

12、第三處理單元，用于檢索并計(jì)算以確定各所述圓柱體領(lǐng)域內(nèi)點(diǎn)，選擇離各所述圓柱領(lǐng)域內(nèi)點(diǎn)質(zhì)心的最近點(diǎn)來代替圓柱體領(lǐng)域內(nèi)所有點(diǎn)；

13、確定單元，用于確定所述各所述圓柱體領(lǐng)域內(nèi)距離圓柱體領(lǐng)域質(zhì)心的最近點(diǎn)，在所述各領(lǐng)域內(nèi)保留該點(diǎn)刪除其他點(diǎn)，最后將所有所述最近點(diǎn)集合起來，構(gòu)建為精簡(jiǎn)后點(diǎn)云集。

14、根據(jù)本申請(qǐng)的另一方面，提供了一種計(jì)算機(jī)可讀存儲(chǔ)介質(zhì)，所述計(jì)算機(jī)可讀存儲(chǔ)介質(zhì)包括存儲(chǔ)的程序其中，在所述程序運(yùn)行時(shí)控制所述計(jì)算機(jī)可讀存儲(chǔ)介質(zhì)所在設(shè)備執(zhí)行前述任意一種煤礦巷道點(diǎn)云數(shù)據(jù)精簡(jiǎn)方法。

15、根據(jù)本申請(qǐng)的另一方面，提供了一種電子設(shè)備，電子設(shè)備包括一個(gè)或多個(gè)處理器，存儲(chǔ)器，以及一個(gè)或多個(gè)程序，其中，所述一個(gè)或多個(gè)程序被存儲(chǔ)在所述存儲(chǔ)器中，并且被配置為由所述一個(gè)或多個(gè)處理器執(zhí)行，所述一個(gè)或多個(gè)程序包括用于執(zhí)行前述任意一種煤礦巷道點(diǎn)云數(shù)據(jù)精簡(jiǎn)方法。

16、有益效果：

17、本申請(qǐng)用于解決移動(dòng)式激光掃描設(shè)備所采集巷道點(diǎn)云較厚，且現(xiàn)有的巷道點(diǎn)云精簡(jiǎn)方法無法降低點(diǎn)云厚度，會(huì)直接影響基于巷道點(diǎn)云的變形監(jiān)測(cè)精度的問題。

18、通過在待精簡(jiǎn)巷道點(diǎn)云中構(gòu)建kd樹索引結(jié)構(gòu)選取核心點(diǎn)并計(jì)算核心點(diǎn)的法向量，并在每個(gè)核心點(diǎn)位置利用法向量構(gòu)建圓柱體領(lǐng)域，剔除冗余數(shù)據(jù)并降低點(diǎn)云厚度，篩選出圓柱領(lǐng)域內(nèi)點(diǎn)，通過保留圓柱領(lǐng)域內(nèi)最接近質(zhì)心的原始點(diǎn)，完成巷道點(diǎn)云精簡(jiǎn)，得到最終巷道點(diǎn)云集，從而解決了現(xiàn)有的巷道點(diǎn)云精簡(jiǎn)方法無法降低點(diǎn)云厚度，會(huì)直接影響基于巷道點(diǎn)云的變形監(jiān)測(cè)精度的問題，對(duì)推動(dòng)礦山智能化建設(shè)，保障國(guó)家能源安全，保證煤炭穩(wěn)產(chǎn)和可持續(xù)發(fā)展，帶動(dòng)地方經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)具有重要意義。

技術(shù)特征：

1.一種煤礦巷道點(diǎn)云數(shù)據(jù)精簡(jiǎn)方法，其特征在于，包括：

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的煤礦巷道點(diǎn)云數(shù)據(jù)精簡(jiǎn)方法，其特征在于，所述在所述待精簡(jiǎn)巷道點(diǎn)云集中構(gòu)建kd樹索引結(jié)構(gòu)，以將所述待精簡(jiǎn)巷道點(diǎn)云劃分為多個(gè)子空間的步驟，包括：

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的煤礦巷道點(diǎn)云數(shù)據(jù)精簡(jiǎn)方法，其特征在于，所述在各個(gè)所述子空間中分別選取所需要的核心點(diǎn)并計(jì)算各核心點(diǎn)的法向量的步驟，包括：

4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的煤礦巷道點(diǎn)云數(shù)據(jù)精簡(jiǎn)方法，其特征在于，所述根據(jù)所述的核心點(diǎn)與各核心點(diǎn)法向量，以各核心點(diǎn)法向量為圓柱體領(lǐng)域中軸線方向，設(shè)置圓柱體的高度和半徑，分別構(gòu)建圓柱體領(lǐng)域的步驟，包括：

5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的煤礦巷道點(diǎn)云數(shù)據(jù)精簡(jiǎn)方法，其特征在于，所述檢索并計(jì)算以確定各所述圓柱體領(lǐng)域內(nèi)點(diǎn)的步驟包括：

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的煤礦巷道點(diǎn)云數(shù)據(jù)精簡(jiǎn)方法，其特征在于，所述獲取初始巷道點(diǎn)云集，對(duì)所述初始巷道點(diǎn)云集進(jìn)行預(yù)處理，獲得裁切及去噪后的待精簡(jiǎn)巷道點(diǎn)云集的步驟包括：

7.一種煤礦巷道點(diǎn)云數(shù)據(jù)精簡(jiǎn)裝置，其特征在于，包括：

8.一種計(jì)算機(jī)可讀存儲(chǔ)介質(zhì)，其特征在于，所述計(jì)算機(jī)可讀存儲(chǔ)介質(zhì)包括存儲(chǔ)的程序其中，在所述程序運(yùn)行時(shí)控制所述計(jì)算機(jī)可讀存儲(chǔ)介質(zhì)所在設(shè)備執(zhí)行權(quán)利要求1至6中任意一項(xiàng)所述的煤礦巷道點(diǎn)云數(shù)據(jù)精簡(jiǎn)方法。

9.一種電子設(shè)備，其特征在于，包括:一個(gè)或多個(gè)處理器，存儲(chǔ)器，以及一個(gè)或多個(gè)程序，其中，所述一個(gè)或多個(gè)程序被存儲(chǔ)在所述存儲(chǔ)器中，并且被配置為由所述一個(gè)或多個(gè)處理器執(zhí)行，所述一個(gè)或多個(gè)程序包括用于執(zhí)行權(quán)利要求1至6中任意一項(xiàng)所述的煤礦巷道點(diǎn)云數(shù)據(jù)精簡(jiǎn)方法。

技術(shù)總結(jié)
本申請(qǐng)?zhí)峁┝艘环N煤礦巷道點(diǎn)云數(shù)據(jù)精簡(jiǎn)方法、裝置、存儲(chǔ)介質(zhì)和電子設(shè)備，該方法利用kd樹對(duì)巷道原始點(diǎn)云數(shù)據(jù)構(gòu)建點(diǎn)云拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，設(shè)定領(lǐng)域半徑，選取核心點(diǎn)并記錄索引值，之后利用主成分分析法和平面擬合法估算每個(gè)核心點(diǎn)的法向量，在核心點(diǎn)處利用法向量構(gòu)建圓柱體領(lǐng)域，然后利用kd樹加快搜索核心點(diǎn)的球領(lǐng)域，計(jì)算球領(lǐng)域中的每個(gè)點(diǎn)是否為圓柱領(lǐng)域內(nèi)點(diǎn)，最后計(jì)算圓柱領(lǐng)域內(nèi)點(diǎn)的質(zhì)心，并保留距離質(zhì)心最近的點(diǎn)，構(gòu)建的新點(diǎn)云即為精簡(jiǎn)后點(diǎn)云，在精簡(jiǎn)點(diǎn)云的同時(shí)也降低了點(diǎn)云的厚度，進(jìn)而解決了現(xiàn)有的巷道點(diǎn)云精簡(jiǎn)方法在對(duì)點(diǎn)云精簡(jiǎn)時(shí)沒有考慮到點(diǎn)云厚度，無法滿足類似基于巷道點(diǎn)云的變形監(jiān)測(cè)的精度要求的問題。

技術(shù)研發(fā)人員：許少毅,周海豐,張遠(yuǎn),王浩,尹義浩,王承濤,周公博,李威,周杰,卜祥洲,邢方方
受保護(hù)的技術(shù)使用者：中國(guó)礦業(yè)大學(xué)
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2025/1/2