CN113689563B - 一种实景三维地质编录方法及系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及地质编录技术领域，具体涉及一种实景三维地质编录方法及系统，系统包括拍摄模块、重复模块、处理模块和编录模块；方法包括，让拍摄模块沿着巷道的洞轴线前进方向拍摄多张巷道图像；由拍摄模块上的重复模块采集拍摄前进过程中的变化信息，并根据变化信息保持多张巷道图像之间的重叠度系统，由重复模块向拍摄模块发送出拍摄提示；通过处理模块获取巷道图像并依次添加顺序标识，将添加了顺序标识后的巷道图像发送至编录模块；通过编录模块对巷道图像进行编录得到编录结果图。本发明能够减小巷道编录的误差。

Description

一种实景三维地质编录方法及系统

技术领域

本发明涉及地质编录技术领域，具体涉及一种实景三维地质编录方法及系统。

背景技术

矿井的开采活动中，需要提前挖掘形成具有预设功能的巷道，例如用于为一个采区或为一个以上的回采工作面服务、设备运输和煤矿运输等。由于巷道的通行频率比较大，在开采过程中，巷道的内壁上通常需要设置安全防护网或其他装置结构等支护，因喷浆会对通行人员或移动物体造成影响，以保护巷道中通行人员或移动物体的安全性。在巷道挖掘过程中，在发现地质情况变化时，例如发现断层时，通常是针对该地质变化处进行粗略简单记录，如针对地质变化情况的记录方法一般是间隔10米(或者更远)测量一次，把高程连接起来，误差很大。

由于巷道的走势不是完全平直的，巷道具有一定的坡度和弯曲，使用现有的粗略简单记录方式，容易造成后续根据已经记录的巷道地质信息分析地质情况的误差极大，还因支护而无法再次进行准确的测量编录，不能对巷道挖掘时的地质信息进行追溯。

发明内容

本发明意在提供一种实景三维地质编录系统，以解决巷道编录误差大的问题。

本方案中的实景三维地质编录系统，包括拍摄模块；

还包括重复模块、处理模块和编录模块；

拍摄模块，用于以固定拍摄状态沿着巷道的洞轴线前进方向上拍摄多张巷道图像，并将巷道图像发送至处理模块；

重复模块，位于拍摄模块上，用于采集拍摄前进过程中的变化信息，并根据变化信息识别拍摄图像之间的重复位置和重复率，所述重复模块判断重复位置与预设位置是否相同、判断重复率是否位于预设范围内，当重复位置与预设位置相同且重复率位于预设范围内时，所述重复模块发送出拍摄提示；

处理模块，获取巷道图像并根据拍摄顺序添加顺序标识，将添加顺序标识后的巷道图像发送至编录模块，所述处理模块获取编录模块编录后的编录结果图进行输出显示；

编录模块，用于获取巷道图像进行地质编录得到编录结果图。

本方案的有益效果是：

在巷道挖掘成形且安装支护之前，通过拍摄模块上的重复模块采集前进过程中的变化信息，根据变化信息判断巷道图像之间的重复位置和重复率，在重复位置和重复率达到预设要求之后，再由拍摄模块沿着巷道洞轴线的前进方向拍摄巷道图像，保持所拍摄多张巷道图像之间的重复度相同，能够在巷道的弯道或者斜坡处准确记录巷道的三维图形，防止后续进行巷道图像编录时混乱；最后由编录模块对添加顺序标识后的巷道图像进行编录，能够减小巷道编录的误差。

进一步，所述编录模块包括解算单元和编录单元；

解算单元，用于计算巷道图像的位姿信息，根据位姿信息建立巷道图像在三维坐标系中的位姿图像并进行三维解析，建立巷道三维模型，并对巷道三维模型进行定向解算；

编录单元，用于获取巷道三维模型并添加地质信息得到编录结果图。

有益效果是：通过解算单元对巷道图像的位姿信息进行计算、三维解析，然后建立三维模型并进行定向解算，由编录单元添加地质信息得到编录结果图，解算部分和编录分别进行，避免混乱。

进一步，所述重复模块包括摄像单元、控制单元和提示单元，所述变化信息包括变化图像，所述摄像单元与拍摄模块的拍摄方向相同且拍摄中心轴平行，所述摄像单元的拍摄时间点先于拍摄模块，所述摄像单元拍摄变化图像并发送至控制单元，所述控制单元识别变化图像上的重复位置和重复率，所述控制单元判断重复位置与预设位置是否相同、判断重复率是否位于预设范围内，当重复位置与预设位置相同且重复率位于预设范围内时，所述控制单元向提示单元发送提示信息进行拍摄提示信息。

有益效果是：通过拍摄模块上的摄像单元同轴同向地拍摄变化图像，并由摄像单元先与拍摄模块进行拍摄，然后识别变化图像上的重复位置和重复率并判断，即在拍摄巷道图像之前进行拍摄位置的判断，直接通过图像进行重复位置和重复率判断，更直观，减少直接拍摄巷道图像进行重复率判断后因不合格再重新拍摄的冗余图像，提高巷道图像之间按照相同重复位置和相同重复率进行重叠的准确性。

进一步，当重复率位于预设范围外时，所述变化信息包括坡度信息，所述重复模块还包括坡度传感单元，所述坡度传感单元检测拍摄模块拍摄时的坡度信息并发送至控制单元，所述坡度信息包括坡度值和坡度走向，所述控制单元判断坡度值是否大于坡度阈值，当坡度值大于坡度阈值时，所述控制单元根据坡度走向向提示单元发送校正提示信息。

有益效果是：在重复率位于预设范围外时，获取坡度信息，并判断坡度值是否大于坡度阈值，即判断巷道的坡度是否会影响巷道图像的拍摄，然后根据坡度走向进行校正提示，及时发现重复率异常的情况，提高准确拍摄巷道图像的速度。

进一步，所述控制单元识别变化图像中巷道径向上的部分巷道轮廓并添加巷道的径向轮廓线，所述控制单元判断径向轮廓线与前一时刻拍摄的变化图像上的径向轮廓线是否重合，当不重合时，所述控制单元判断重复位置与预设位置相同。

有益效果是：由于摄像单元位于拍摄模块上，若要拍摄模块拍摄到完整的巷道图像，摄像单元则无法完整拍摄到完整的巷道图像，所以，识别变化图像上部分巷道轮廓并添加径向轮廓线，然后判断先后两次拍摄变化图像上径向轮廓线是否重合，因巷道不同位置处，径向轮廓线不可能完全相同，所以通过径向轮廓线是否重合能够判断重复位置是否为预设位置，自动判断重复位置是否准确，提高准确性。

进一步，当径向轮廓线不重合时，所述控制单元计算径向轮廓线与巷道顶帮、左帮和右帮的距离值，所述控制单元将距离值与阈值作差得到差值，所述控制单元判断差值是否在误差范围内，当差值位于误差范围内时，所述控制单元判断重复率位于预设范围内。

有益效果是：在判断径向轮廓的位置为巷道待采集的位置时，再判断重复率是否位于预设范围内，提高巷道图像拍摄前重叠部分的准确性。

进一步，还包括出图模块，所述出图模块获取编录结果图并根据地质信息生成巷道剖面图。

有益效果是：根据编录完成之后的编录结果图输出巷道剖面图，巷道的多种参数能够直接显示，让编录结果更直观。

进一步，还包括实景模块，所述实景模块用于将巷道图像按照等时长依次生成实景展示模型，所述处理模块判断地质信息是否为预设地质，当地质信息为预设地质时，所述处理模块将实景展示模型添加至巷道剖面上。

有益效果是：通过将巷道图像生成实景展示模型，在判断到预设地质时，将实景展示模型添加至巷道剖面图上，提示展示关联性。

实景三维地质编录方法，包括以下内容：

内容一，让拍摄模块沿着巷道的洞轴线前进方向拍摄多张巷道图像；

内容二，由拍摄模块上的重复模块采集拍摄前进过程中的变化信息，并根据变化信息识别拍摄图像之间的重复位置和重复率，判断重复位置与预设位置是否相同、判断重复率是否位于预设范围内，当重复位置与预设位置相同且重复率位于预设范围内时，由重复模块向拍摄模块发送出拍摄提示；

内容三，通过处理模块获取巷道图像并依次添加顺序标识，将添加了顺序标识后的巷道图像发送至编录模块；

内容四，通过编录模块计算巷道图像的位姿信息，根据位姿信息建立巷道图像在三维坐标系中的位姿图像并进行三维解析，建立巷道三维模型，并对巷道三维模型进行定向解算，将巷道三维模型添加地质信息得到编录结果图。

本方案的有益效果是：

通过在巷道洞轴线上拍摄多张巷道图像，然后判断巷道图像之间的重复位置和重复率，在满足相应的条件之后，进行连续的多张巷道图像的拍摄，能够连续完整的采集巷道的图像，让巷道的地质编录更准确，同时，在巷道的斜坡或弯道处时，以相同重叠度进行连续图像采集，避免巷道图像编录时混乱。

附图说明

图1为本发明实施例一的实景三维地质编录系统的示意性框图；

图2为本发明实施例一的实景三维地质编录方法的流程框图。

具体实施方式

下面通过具体实施方式进一步详细说明。

实施例一

实景三维地质编录系统，如图1所示：包括拍摄模块、重复模块、处理模块和编录模块。

拍摄模块用于以固定拍摄状态沿着巷道的洞轴线前进方向上拍摄多张巷道图像，并将巷道图像发送至处理模块，巷道图像可以通过现有的存储器存储之后由处理模块进行获取，拍摄模块可用现有矿井摄影的摄影设备。

重复模块固定安装拍摄模块上，重复模块用于采集拍摄前进过程中的变化信息，并根据变化信息识别拍摄图像之间的重复位置和重复率，重复模块判断重复位置与预设位置是否相同、判断重复率是否位于预设范围内，当重复位置与预设位置相同且重复率位于预设范围内时，重复模块发送出拍摄提示。即：重复模块包括摄像单元、控制单元和提示单元，变化信息包括变化图像，摄像单元与拍摄模块的拍摄方向相同且拍摄中心轴平行，摄像单元的拍摄时间点先于拍摄模块，摄像单元拍摄变化图像并发送至控制单元；控制单元识别变化图像上的重复位置和重复率，控制单元识别变化图像中巷道径向上的部分巷道轮廓并添加巷道的径向轮廓线，控制单元可用现有的SOC芯片，巷道轮廓的识别通过现有Canny轮廓检测器进行，控制单元判断径向轮廓线与前一时刻拍摄的变化图像上的径向轮廓线是否重合，当不重合时，控制单元判断重复位置与预设位置相同；当径向轮廓线不重合时，控制单元计算径向轮廓线与巷道顶帮、左帮和右帮的距离值，控制单元将距离值与阈值作差得到差值，控制单元判断差值是否在误差范围内，当差值位于误差范围内时，控制单元判断重复率位于预设范围内。

控制单元判断重复位置与预设位置是否相同、判断重复率是否位于预设范围内，当重复位置与预设位置相同且重复率位于预设范围内时，控制单元向提示单元发送提示信息进行拍摄提示信息；当重复率位于预设范围外时，变化信息包括坡度信息；重复模块还包括坡度传感单元，坡度传感单元可用现有传感器，例如ZCT800ML-S215型号的传感器，坡度传感单元检测拍摄模块拍摄时的坡度信息并发送至控制单元，坡度信息包括坡度值和坡度走向，控制单元判断坡度值是否大于坡度阈值，当坡度值大于坡度阈值时，控制单元根据坡度走向向提示单元发送校正提示信息，以由工作人员矫正摄像单元的拍摄位置。

处理模块获取巷道图像并根据拍摄顺序添加顺序标识，将添加顺序标识后的巷道图像发送至编录模块，顺序标识可以通过数字或字母等进行表示，处理模块获取编录模块编录后的编录结果图进行输出显示。

编录模块用于获取巷道图像进行地质编录得到编录结果图，编录模块包括解算单元和编录单元，解算单元用于通过空三解算方法计算巷道图像的位姿信息，位姿信息为位置和姿势，解算单元根据位姿信息建立巷道图像在三维坐标系中的位姿图像并进行三维解析，三维解析根据外方位元素进行，建立巷道三维模型，并对巷道三维模型进行定向解算，定向定向解算可用现有的软件进行；编录单元用于获取巷道三维模型并添加地质信息得到编录结果图，地质信息的添加可以通过GeoLogy3D软件进行，对地质结构面/线、地质属性录入、巷高和煤厚等参数进行添加，该编录技术为现有技术，在此不再赘述。

实景三维地质编录方法，应用了上述实景三维地质编录系统，如图2所示，包括以下内容：

内容一，让拍摄模块沿着巷道的洞轴线前进方向拍摄多张巷道图像，拍摄模块的移动可以通过工作人员进行，由于巷道掘进过程中，地面普遍凹凸不平以及巷道自身尺寸的限制，拍摄模块的移动普遍都是由工作人员携带进行。

内容二，由拍摄模块上的重复模块采集拍摄前进过程中的变化信息，由重复模块中的摄像单元拍摄变化图像作为变化信息，由重复模块上的控制单元获取变化图像作为变化信息，并根据变化信息识别拍摄图像之间的重复位置和重复率，由控制单元先识别变化图像上巷道的径向轮廓线，并判断径向轮廓线与前一时刻拍摄的变化图像上的径向轮廓线是否重合，当不重合时，由控制单元判断重复位置与预设位置相同，并通过控制单元计算径向轮廓线与巷道顶帮、左帮和右帮的距离值，距离值为变化图像上的实际距离，让控制单元将距离值与阈值作差得到差值，并判断差值是否在误差范围内，当差值位于误差范围内时，由控制单元判断重复率位于预设范围内，即最终由重复模块判断重复位置与预设位置是否相同、判断重复率是否位于预设范围内，当重复位置与预设位置相同且重复率位于预设范围内时，由重复模块向拍摄模块发送出拍摄提示。

内容三，通过处理模块获取巷道图像并依次添加顺序标识，将添加了顺序标识后的巷道图像发送至编录模块。

内容四，通过编录模块的解算单元计算巷道图像的位姿信息，并根据位姿信息建立巷道图像在三维坐标系中的位姿图像并进行三维解析，建立巷道三维模型，并对巷道三维模型进行定向解算，将巷道三维模型添加地质信息得到编录结果图。

本实施例一在拍摄巷道图像时，对巷道图像之间的重复位置和重复率进行判断，当重复位置和重复率达到预设要求之后，再由拍摄模块沿着巷道洞轴线的前进方向拍摄巷道图像，保持所拍摄多张巷道图像之间的重复度相同，能够在巷道的弯道或者斜坡处准确记录巷道的三维图形，防止后续进行巷道图像编录时混乱；最后由编录模块对添加顺序标识后的巷道图像进行编录，能够减小巷道编录的误差。

实施例二

与实施例一的区别在于，实景三维地质编录系统，还包括出图模块，出图模块获取编录结果图并根据地质信息生成巷道剖面图，出图模块通过现有的AutoCAD软件生成巷道剖面图。

还包括实景模块，实景模块用于将巷道图像按照等时长依次生成实景展示模型，实景展示模型通过现有的三维漫游技术进行实现，处理模块判断地质信息是否为预设地质，当地质信息为预设地质时，处理模块将实景展示模型添加至巷道剖面上。

实景三维地质编录方法，还包括以下内容：

内容五，通过出图模块获取编录结果图并根据地质信息生成巷道剖面图。

内容六，通过实景模块将巷道图像按照等时长依次生成实景展示模型，再由处理模块判断地质信息是否为预设地质，当地质信息为预设地质时，通过处理模块将实景展示模型添加至巷道剖面上。

本实施例二根据编录完成之后的编录结果图输出巷道剖面图，巷道的多种参数能够直接显示，并过将巷道图像生成实景展示模型，在判断到预设地质时，将实景展示模型添加至巷道剖面图上，提示展示关联性，让编录结果更直观。

以上所述的仅是本发明的实施例，方案中公知的具体结构及特性等常识在此未作过多描述。应当指出，对于本领域的技术人员来说，在不脱离本发明结构的前提下，还可以作出若干变形和改进，这些也应该视为本发明的保护范围，这些都不会影响本发明实施的效果和专利的实用性。本申请要求的保护范围应当以其权利要求的内容为准，说明书中的具体实施方式等记载可以用于解释权利要求的内容。

Claims (7)

1.一种实景三维地质编录系统，包括拍摄模块；其特征在于：

还包括重复模块、处理模块和编录模块；

拍摄模块，用于以固定拍摄状态沿着巷道的洞轴线前进方向上拍摄多张巷道图像，并将巷道图像发送至处理模块；

重复模块，位于拍摄模块上，用于采集拍摄前进过程中的变化信息，并根据变化信息识别拍摄图像之间的重复位置和重复率，所述重复模块判断重复位置与预设位置是否相同、判断重复率是否位于预设范围内，当重复位置与预设位置相同且重复率位于预设范围内时，所述重复模块发送出拍摄提示；

所述重复模块包括摄像单元、控制单元和提示单元，所述变化信息包括变化图像，所述摄像单元与拍摄模块的拍摄方向相同且拍摄中心轴平行，所述摄像单元的拍摄时间点先于拍摄模块，所述摄像单元拍摄变化图像并发送至控制单元，所述控制单元识别变化图像上的重复位置和重复率，所述控制单元判断重复位置与预设位置是否相同、判断重复率是否位于预设范围内，当重复位置与预设位置相同且重复率位于预设范围内时，所述控制单元向提示单元发送提示信息进行拍摄提示信息；

当重复率位于预设范围外时，所述变化信息包括坡度信息，所述重复模块还包括坡度传感单元，所述坡度传感单元检测拍摄模块拍摄时的坡度信息并发送至控制单元，所述坡度信息包括坡度值和坡度走向，所述控制单元判断坡度值是否大于坡度阈值，当坡度值大于坡度阈值时，所述控制单元根据坡度走向向提示单元发送校正提示信息；

处理模块，获取巷道图像并根据拍摄顺序添加顺序标识，将添加顺序标识后的巷道图像发送至编录模块，所述处理模块获取编录模块编录后的编录结果图进行输出显示；

编录模块，用于获取巷道图像进行地质编录得到编录结果图。

2.根据权利要求1所述的实景三维地质编录系统，其特征在于：所述编录模块包括解算单元和编录单元；

解算单元，用于计算巷道图像的位姿信息，根据位姿信息建立巷道图像在三维坐标系中的位姿图像并进行三维解析，建立巷道三维模型，并对巷道三维模型进行定向解算；

编录单元，用于获取巷道三维模型并添加地质信息得到编录结果图。

3.根据权利要求1所述的实景三维地质编录系统，其特征在于：所述控制单元识别变化图像中巷道径向上的部分巷道轮廓并添加巷道的径向轮廓线，所述控制单元判断径向轮廓线与前一时刻拍摄的变化图像上的径向轮廓线是否重合，当不重合时，所述控制单元判断重复位置与预设位置相同。

4.根据权利要求3所述的实景三维地质编录系统，其特征在于：当径向轮廓线不重合时，所述控制单元计算径向轮廓线与巷道顶帮、左帮和右帮的距离值，所述控制单元将距离值与阈值作差得到差值，所述控制单元判断差值是否在误差范围内，当差值位于误差范围内时，所述控制单元判断重复率位于预设范围内。

5.根据权利要求1所述的实景三维地质编录系统，其特征在于：还包括出图模块，所述出图模块获取编录结果图并根据地质信息生成巷道剖面图。

6.根据权利要求5所述的实景三维地质编录系统，其特征在于：还包括实景模块，所述实景模块用于将巷道图像按照等时长依次生成实景展示模型，所述处理模块判断地质信息是否为预设地质，当地质信息为预设地质时，所述处理模块将实景展示模型添加至巷道剖面上。

7.一种实景三维地质编录方法，其特征在于，包括以下内容：

内容一，让拍摄模块沿着巷道的洞轴线前进方向拍摄多张巷道图像；

内容二，由拍摄模块上的重复模块采集拍摄前进过程中的变化信息，由重复模块中的摄像单元拍摄变化图像作为变化信息，由重复模块上的控制单元获取变化图像作为变化信息，并根据变化信息识别拍摄图像之间的重复位置和重复率，由控制单元判断重复位置与预设位置是否相同、判断重复率是否位于预设范围内，当重复位置与预设位置相同且重复率位于预设范围内时，由重复模块向拍摄模块发送出拍摄提示；

当重复率位于预设范围外时，变化信息包括坡度信息，由坡度传感单元检测拍摄模块拍摄时的坡度信息并发送至控制单元，坡度信息包括坡度值和坡度走向，让控制单元判断坡度值是否大于坡度阈值，当坡度值大于坡度阈值时，由控制单元根据坡度走向向提示单元发送校正提示信息，以由工作人员矫正摄像单元的拍摄位置；

内容三，通过处理模块获取巷道图像并依次添加顺序标识，将添加了顺序标识后的巷道图像发送至编录模块；

内容四，通过编录模块计算巷道图像的位姿信息，根据位姿信息建立巷道图像在三维坐标系中的位姿图像并进行三维解析，建立巷道三维模型，并对巷道三维模型进行定向解算，将巷道三维模型添加地质信息得到编录结果图。