【摘要】：盤點儲煤量是煤礦、港口等企業(yè)生產(chǎn)經(jīng)營活動中的重要環(huán)節(jié)。目前廣泛使用的盤煤方法主要有人工皮尺測量法和激光測量法。但是,露天儲煤場通常占地規(guī)模較大,采用人工皮尺測量的方法費時、費力且誤差大;而激光測量法的測量精度雖然可以滿足生產(chǎn)需求,但是激光掃描設(shè)備價格昂貴,安裝和后期維修困難,影響露天儲煤場的整體盤煤工作和堆取料工作效率。近些年,隨著無人機技術(shù)與三維重建技術(shù)的發(fā)展,通過無人機采集露天儲煤場正射圖像序列;進而,采用基于圖像序列的三維重建算法,生成露天儲煤場的三維實景模型,能夠較好地解決人工測量法和激光測量法盤煤所存在的困難。運動恢復(fù)結(jié)構(gòu)算法作為基于圖像序列的三維重建算法中最重要的環(huán)節(jié),能夠恢復(fù)出場景的三維結(jié)構(gòu)。但是,無人機正射圖像具有數(shù)據(jù)量大、信息容量豐富等特點,直接采用傳統(tǒng)的運動恢復(fù)結(jié)構(gòu)算法處理無人機正射圖像,存在計算效率低、誤差率高等問題。為此,本文給出基于改進運動恢復(fù)結(jié)構(gòu)算法的露天儲煤場無人機盤煤方法,使恢復(fù)場景的三維結(jié)構(gòu)用時更短,恢復(fù)的三維點云位置更加精確,顯著提高盤煤效率。研究工作如下:(1)改進運動恢復(fù)結(jié)構(gòu)算法根據(jù)無人機正射圖像的特點,給出一種改進的運動恢復(fù)結(jié)構(gòu)算法。該算法充分利用無人機記錄的POS信息和無人機采集圖像的EXIF信息,恢復(fù)初始相機參數(shù)矩陣,避免相機標定和對極幾何原理求解相機參數(shù)矩陣的復(fù)雜計算;進而,在傳統(tǒng)的光束平差法的基礎(chǔ)上,引入柯西魯棒誤差函數(shù),降低異常點和誤匹配點的權(quán)重,抑制異常點對場景三維結(jié)構(gòu)恢復(fù)的影響,從而優(yōu)化相機參數(shù)矩陣和點云三維坐標;最終,恢復(fù)出場景三維結(jié)構(gòu),得到精確的場景三維稀疏點云模型。與傳統(tǒng)運動恢復(fù)結(jié)構(gòu)算法的實驗結(jié)果比較可知,所提算法具有較短的重構(gòu)時間和較高的稀疏點云模型質(zhì)量。(2)露天儲煤場的三維實景模型生成研究三維場景重建流程,生成露天儲煤場的三維實景模型。在稀疏點云模型的基礎(chǔ)上,采用基于面片的多視角立體視覺算法,將稀疏點云稠密化,經(jīng)過面片擴散和面片過濾,生成大量的新面片,直至覆蓋三維模型表面,重構(gòu)出場景的三維稠密點云模型;進而,采用Delaunay三角剖分法,尋找點云之間的網(wǎng)絡(luò)拓撲連接關(guān)系,并根據(jù)點云間的拓撲關(guān)系,將點云模型劃分為大量的不規(guī)則三角形網(wǎng)格,利用三角形網(wǎng)格近似表達場景的表面形態(tài),完成場景的表面重建;最后,利用紋理映射,將場景二維圖像包含的紋理信息映射到三維網(wǎng)格模型上,完成三維場景重建,得到露天儲煤場的三維實景模型。(3)露天儲煤場儲煤量盤點及其數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)研制基于上述露天儲煤場三維實景模型,給出相應(yīng)的儲煤量盤點計算方法。進而,針對露天儲煤場存在的現(xiàn)場管理粗放、管理方式落后,以及信息融合困難等問題,研制了露天儲煤場無人機自動盤煤管理系統(tǒng)。該系統(tǒng)由數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)和數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)兩部分構(gòu)成,具有煤場場存查詢、數(shù)據(jù)錄入,以及煤場歷史信息查詢和刪除等功能。其中,針對在露天儲煤場三維實景模型上盤點儲煤量的方法,進行了精度驗證,實驗結(jié)果表明,利用生成的露天儲煤場三維實景模型盤點儲煤量,其相對誤差保持在(27)±2%,能夠滿足企業(yè)的盤煤精度要求。本文所做研究縮減了露天儲煤場三維實景模型的生成時間,極大地提高盤煤效率,實現(xiàn)了煤場管理科學(xué)化、智能化。
【學(xué)位授予單位】：中國礦業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號】：TD564;TP391.41

【參考文獻】

相關(guān)期刊論文 前10條

1 沙敏;;無人機航拍技術(shù)在工程測量測繪中的應(yīng)用[J];工業(yè)設(shè)計;2015年10期

2 吳義萍;;露天煤場自動盤煤方法的思路研究[J];能源與節(jié)能;2015年04期

3 陶于金;李沛峰;;無人機系統(tǒng)發(fā)展與關(guān)鍵技術(shù)綜述[J];航空制造技術(shù);2014年20期

4 余代俊;蒲朝旭;朱逍賢;;一種Delaunay三角剖分的改進算法[J];測繪通報;2014年06期

5 張波;劉春雷;劉琴;曾蓉;;激光盤煤技術(shù)在火電廠儲煤場管理中的應(yīng)用[J];激光雜志;2014年05期

6 惠紅梅;;煤炭產(chǎn)量監(jiān)控數(shù)據(jù)庫的設(shè)計與分析[J];煤炭技術(shù);2014年03期

7 岳曉峰;祁歡;;基于張正友平面模板法的雙目立體視覺系統(tǒng)標定[J];機械工程師;2014年02期

8 陳鍛生;宋鳳菲;張群;;一種彩色圖像灰度化的自適應(yīng)全局映射方法[J];計算機系統(tǒng)應(yīng)用;2013年09期

9 劉貝;黃文輝;敖衛(wèi)華;滕娟;;我國煤炭自燃影響因素分析[J];煤炭科學(xué)技術(shù);2013年S2期

10 張濤;蘆維寧;李一鵬;;智能無人機綜述[J];航空制造技術(shù);2013年12期

，

本文編號：2649459