基于激光掃描的井下點云數(shù)據(jù)采集與預(yù)處理系統(tǒng)研究.pdf

1、空間信息獲取是實現(xiàn)煤炭智能化開采與井下場景監(jiān)控的基礎(chǔ)，對提高開采效率有重要意義?；诩す鈷呙璧娜S點云數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)以其非接觸、高速高精度、適應(yīng)性強等優(yōu)點成為復(fù)雜環(huán)境三維場景建模及測量領(lǐng)域的研究熱點。本文基于激光掃描原理設(shè)計了一套可以應(yīng)用于礦井環(huán)境的三維點云數(shù)據(jù)采集與預(yù)處理系統(tǒng)，實現(xiàn)了三維空間信息的獲取并能夠完成井下的一些測量任務(wù)。
　　本文點云采集裝置以高速激光測距傳感器為核心，基于激光掃描原理設(shè)計，電機驅(qū)動單元、機械傳動機構(gòu)、多

2、面棱鏡和高精度角度編碼器組成的光學(xué)掃描結(jié)構(gòu)將一維激光測距擴展為三維激光掃描。點云采集裝置通過以太網(wǎng)接口向上位機軟件發(fā)送數(shù)據(jù)并接收控制命令。為了使點云采集裝置能夠應(yīng)用于礦井環(huán)境，本文對其作了防爆設(shè)計。上位機軟件基于Qt框架和PCL庫開發(fā)，通過標(biāo)準(zhǔn)網(wǎng)絡(luò)協(xié)議與采集裝置通信，實現(xiàn)控制命令的發(fā)送和點云的接收、存儲、可視化、預(yù)處理等功能。
　　針對采集裝置獲取的原始點云中離群點和噪聲點較多并且點云數(shù)據(jù)量龐大不利于后期處理的問題，本文深入研究了

3、離群點識別與剔除和表面平滑等預(yù)處理算法，提出了一種特征保持點云壓縮算法，通過實驗驗證了算法的效果。此外，針對井下掘進(jìn)窗口測量和工作面上空間測距的需求，本文提出了基于二維激光掃描采集輪廓點云和RANSAC算法擬合直線的掘進(jìn)窗口快速測量方法，研究了通過點云采集裝置的定點掃描模式實現(xiàn)快速空間測距的方法，通過實驗證明了方法的可行性。
　　本文研究的三維點云數(shù)據(jù)采集與預(yù)處理系統(tǒng)不僅能夠準(zhǔn)確獲取井下場景三維空間信息，還可以完成掘進(jìn)窗口測量和空