礦井巷道三維重建及安全監(jiān)測技術(shù)研究.pdf

1、礦山井下巷道結(jié)構(gòu)錯綜復(fù)雜，圍巖應(yīng)力、水壓、水量等參數(shù)直接關(guān)系到礦山的安全生產(chǎn)，目前礦井中出現(xiàn)的人員傷亡與財產(chǎn)損失多數(shù)是由井下的安全事故導(dǎo)致的。隨著計算機(jī)科學(xué)的發(fā)展，虛擬漫游技術(shù)逐漸興起并得到一定的應(yīng)用，將虛擬漫游技術(shù)應(yīng)用于礦井管理中，建立礦山井下實(shí)景模型，并對井下設(shè)備、環(huán)境參數(shù)信息進(jìn)行有效監(jiān)測，可以使生產(chǎn)人員方便快捷的了解井下環(huán)境，對于礦山的生產(chǎn)管理和安全教學(xué)具有重要意義。
　　三維重建技術(shù)近幾年發(fā)展迅速，已經(jīng)被應(yīng)用到越來越多的領(lǐng)

2、域。微軟的產(chǎn)品Kinect具有價格便宜、操作簡單、成像質(zhì)量相對較高的特點(diǎn)，一經(jīng)推出便被廣泛的應(yīng)用到三維重建領(lǐng)域。本文主要研究了基于Kinect的三維重建技術(shù)，用三維實(shí)景取代目前虛擬漫游中常用的軟件建模，并將其應(yīng)用的礦山環(huán)境監(jiān)測中，建立具有礦井安全監(jiān)測和場景漫游功能的軟件系統(tǒng)，論文的主要內(nèi)容如下:
　　(1)介紹課題的背景和意義，闡述了三維重建和虛擬漫游技術(shù)的國內(nèi)外研究現(xiàn)狀。詳細(xì)說明了Kinect深度相機(jī)的工作原理以及進(jìn)行三維重建用

3、到的OpenNI框架和PCL點(diǎn)云庫。
　　(2)在Kinect深度相機(jī)工作原理的基礎(chǔ)上分析了其深度圖像噪聲產(chǎn)生的原因，并針對深度圖像做了濾波修復(fù)處理。分析相機(jī)模型中三種坐標(biāo)系之間的關(guān)系，用棋盤格標(biāo)定法對相機(jī)做了標(biāo)定，獲得其內(nèi)外參數(shù)，并生成點(diǎn)云數(shù)據(jù)，對點(diǎn)云數(shù)據(jù)做精簡、離群點(diǎn)移除等初步處理。
　　(3)對不同角度獲取的點(diǎn)云數(shù)據(jù)進(jìn)行配準(zhǔn)，分析迭代最近點(diǎn)算法在配準(zhǔn)過程中的缺陷，對迭代最近點(diǎn)算法做出改進(jìn)，用采樣一致性算法解決其容易陷入