CN117492620B - 一种矿山平面工程图纸的巷道检测方法及系统 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种矿山平面工程图纸的巷道检测方法及系统，涉及检测技术领域，其中巷道检测方法包括以下步骤：获取矿山平面工程图纸中的巷道图层；识别巷道图层中所有直线段，得到线段集合；线段集合中各线段按照长度顺序排列；依次从线段集合中选取一个基准线段；从剩余的线段集合中选取与基准线段平行且相距第一预设范围的所有目标线段；在基准线段和目标线段之间生成巷道标记线；将基准线段和目标线段从线段集合中删除；选取相互共线的巷道标记线，并将其标记为目标标记线；判断两个目标标记线之间存在巷道，且巷道分别与两个目标标记线所对应的巷道相交时，将两个目标标记线连接。通过上述步骤，提高了巷道检测的识别效率以及准确度。

Description

一种矿山平面工程图纸的巷道检测方法及系统
技术领域
本发明一般涉及巷道检测技术领域，具体涉及一种矿山平面工程图纸的巷道检测方法及系统。
背景技术
巷道是地下采矿时为采矿提升、运输、通风、排水、动力供应等而掘进的通道。巷道断面形状为拱形、梯形或者矩形，围岩松软的为圆形、椭圆或马蹄形。
在观察矿山平面工程图时，需要在众多线段中准确识别出巷道等标志性结构，然而在矿山平面工程图纸中除了巷道之外还包括用于表征其他结构的辅助线，因此在矿山平面工程图纸中观察巷道时容易受到巷道图层之外其他图层辅助线的干扰，导致不能第一时间确定巷道的位置。传统方法是通过对每条巷道增设一条标记线以实现对巷道的辅助识别，而标记线的增设需要人工识别巷道并在识别出巷道之后人工手绘用于标注巷道的标记中线，以便于在查看矿上平面工程图纸时避免其他图层辅助线对巷道识别的干扰。这种方法效率低且由于线段较多容易出现标记线标注错误的问题。
发明内容
鉴于现有技术中的上述缺陷或不足，期望提供可解决上述技术问题的一种矿山平面工程图纸的巷道检测方法及系统。
本发明第一方面提供一种矿山平面工程图纸的巷道检测方法，包括以下步骤：
获取所述矿山平面工程图纸中的巷道图层；
识别所述巷道图层中所有直线段，得到线段集合；所述线段集合中各线段按照长度顺序排列；
按照长度由大到小的顺序，依次从所述线段集合中选取一个基准线段；从剩余的线段集合中选取与所述基准线段平行且相距第一预设范围的所有目标线段；在所述基准线段和目标线段之间生成巷道标记线，所述巷道标记线用于标识出巷道位置；将所述基准线段和目标线段从所述线段集合中删除；重复本步骤，直至线段集合为空；
选取相互共线的巷道标记线，并将其标记为目标标记线；
判断两个目标标记线之间存在巷道，且所述巷道分别与所述两个目标标记线所对应的巷道相交时，将所述两个目标标记线连接。
根据本发明提供的技术方案，所述巷道标记线为巷道中线；判断两个目标标记线之间存在巷道，且所述巷道分别与所述两个目标标记线所对应的巷道相交时，将所述两个目标标记线连接之后还包括：
依次计算巷道标记线延长至与其相邻的巷道标记线的延长距离；
判断所述延长距离处于预设延长范围时，将所述巷道标记线延长至与其相邻的巷道标记线，以表示两条巷道相互连通。
根据本发明提供的技术方案，判断所述延长距离处于预设延长范围时，将所述巷道标记线延长至与其相邻的巷道标记线之后还包括：将独立的巷道标记线删除。
根据本发明提供的技术方案，所述巷道检测方法还包括以下步骤：
识别所述巷道图层中所有弧线，得到弧线集合；
从所述弧线集合中选取一个弧线作为基准弧线；从剩余的弧线集合中选取与所述基准弧线相似度最高的弧线作为目标弧线；判断所述目标弧线与所述基准弧线的距离在第二预设范围内时，在所述基准弧线和目标弧线之间生成巷道标记线，将所述基准弧线和目标弧线从所述弧线集合中删除；重复本步骤，直至弧线集合为空。
根据本发明提供的技术方案，从剩余的弧线集合中选取与所述基准弧线相似度最高的弧线作为目标弧线包括以下步骤：
计算剩余的弧线集合中各个线段与所述基准弧线的曲率差值和弧长差值/>；
根据公式（一）计算损失函数的值：
公式（一）；
其中，a、b为权值，通过使用梯度下降法对初始值进行迭代更新得到；
选取损失函数的值最小时所对应的线段作为所述目标弧线。
根据本发明提供的技术方案，权值a、b根据公式（二）迭代更新得到：
公式（二）；
其中，n为迭代次数，为损失函数/>关于曲率的偏导数，/>为损失函数关于弧长的偏导数；/>为学习率。
根据本发明提供的技术方案，识别所述巷道图层中所有直线段之后，还包括以下步骤：
识别所述巷道图层中的三折线，所述三折线由三条线段首尾连接形成且所述三折线能够围成一个半包围空间；
判断所述三折线中各线段的长度满足预设条件时，将对应所述三折线所围成的半包围空间标注为钻场。
根据本发明提供的技术方案，将对应所述三折线所围成的半包围空间标注为钻场之后还包括以下步骤：
在所述三折线的两个自由端之间生成连接线段，将所述三折线从所述线段集合中删除。
根据本发明提供的技术方案，矿山平面工程图纸的巷道检测方法还包括以下步骤：
获取光标所在的位置；
判断所述位置处于基准线段和目标线段之间时，高亮显示所述基准线段和目标线段，以提示光标所在的位置处于巷道内。
本发明第二方面提供一种矿山平面工程图纸的巷道检测系统，包括：
获取模块，所述获取模块用于获取所述矿山平面工程图纸中的巷道图层；
识别模块，所述识别模块用于识别所述巷道图层中所有直线段，得到线段集合；所述线段集合中各线段按照长度顺序排列；
处理模块，所述处理模块用于：
按照长度由大到小的顺序，依次从所述线段集合中选取一个基准线段；从剩余的线段集合中选取与所述基准线段平行且相距第一预设范围的所有目标线段；在所述基准线段和目标线段之间生成巷道标记线，所述巷道标记线用于在标识出巷道位置；将所述基准线段和目标线段从所述线段集合中删除；重复本步骤，直至线段集合为空；
选取相互共线的巷道标记线，并将其标记为目标标记线；
判断两个目标标记线之间存在巷道，且所述巷道分别与所述两个目标标记线所对应的巷道相交时，将所述两个目标标记线连接。
本发明的有益效果在于：首先通过识别巷道图层的所有直线段得到线段集合，从所得到的线段集合中通过选取线段并作为基准线段，从剩余线段中选取与该基准线段平行且相距第一预设范围的所有目标线段，由此可以确定巷道的左、右帮，在所述基准线段和目标线段之间生成巷道标记线，用于标识出巷道位置。在此过程中，每确定一个巷道后将基准线段和目标线段删除，避免其影响后续巷道的筛选，提高了识别效率；与此同时，基准线段由长度从大到小的顺序依次选取，即所选的基准线段的长度大于目标线段的长度，由此在遍历剩余的线段集合时能够找到所有符合要求的巷道，避免出现识别疏漏，提高了识别准确度；在此过程中，通过判断两个目标标记线之间存在巷道，且所述巷道分别与所述两个目标标记线所对应的巷道相交时，将所述两个目标标记线连接。由此实现了当巷道图层中某一巷道的部分巷道段被其他层级的巷道阻挡时，依然可以将被阻挡部分识别出来，将两条本应连接的巷道标记线连接，进一步提高巷道识别的准确度。
附图说明
通过阅读参照以下附图所作的对非限制性实施例所作的详细描述，本发明的其它特征、目的和优点将会变得更明显：
图1为本发明提供的一种矿山平面工程图纸的巷道检测方法的流程图；
图2为由线段La0、线段Lb1、线段Lb2和线段Lb3组成的巷道示意图；
图3为巷道B遮挡巷道A1和巷道A2的示意图；
图4为巷道中线x 1延长至巷道中线x 2的示意图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释相关发明，而非对该发明的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与发明相关的部分。
需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。
实施例1
请参考图1，本发明提供的一种矿山平面工程图纸的巷道检测方法，包括以下步骤：
S100：获取所述矿山平面工程图纸中的巷道图层；
S200：识别所述巷道图层中所有直线段，得到线段集合；所述线段集合中各线段按照长度顺序排列；
S300：按照长度由大到小的顺序，依次从所述线段集合中选取一个基准线段；从剩余的线段集合中选取与所述基准线段平行且相距第一预设范围的所有目标线段；在所述基准线段和目标线段之间生成巷道标记线，所述巷道标记线用于标识出巷道位置；将所述基准线段和目标线段从所述线段集合中删除；重复本步骤，直至线段集合为空；
S400：选取相互共线的巷道标记线，并将其标记为目标标记线；
S500：判断两个目标标记线之间存在巷道，且所述巷道分别与所述两个目标标记线所对应的巷道相交时，将所述两个目标标记线连接。
可以理解的，上述的“平行”允许存在一定的误差范围，即两条线段的所成夹角小于m°，则这两条线段可以被理解为相互平行。m的值可根据实际需求进行设置，例如m为0.8°。
可以理解的，所述第一预设范围可根据实际需求进行设置，例如所述第一预设范围为4-8m；当判断两者距离处于第一预设范围时，则表示该基准线段与目标线段为同一巷道的左、右帮。
可以理解的，所述巷道标记线用于标识出巷道位置，例如所述巷道标记线可以为巷道中线、填充线或边界线等。
在一些实施例中，所述巷道图层通过将所述矿山平面工程图纸中的其他图层关闭后得到，其他图层例如包括煤层底板等高线图层、经纬线图层和断层线图层等；
在一些实施例中，基准线段与目标线段的距离的获取方法为：在所述基准线段上选取一点向所述目标线段作垂线，所述垂线的距离即为基准线段与目标线段的距离。在另一些实施例中，考虑到实际中巷道左、右帮存在一定的平行度误差范围，因此通过获取基准线段与目标线段对应端点之间的距离，进而选择二者之中的距离较大值或二者的均值作为所述基准线段与目标线段的距离。
工作原理：现有技术中通过人工识别方式，在矿上平面工程图纸中人工绘制标记线，以便于查看巷道时避免其他辅助线对巷道识别的干扰，然而这种方式下效率较低且人工标注容易出现标注错误，影响工作正常进行。
此背景下，本案发明人提出了一种矿山平面工程图纸的巷道检测方法，首先通过识别巷道图层的所有直线段得到线段集合，从所得到的线段集合中通过选取线段并作为基准线段，从剩余线段中选取与该基准线段平行且相距第一预设范围的所有目标线段，由此可以确定巷道的左、右帮，在所述基准线段和目标线段之间生成巷道标记线，用于标识出巷道位置。当打开除巷道图层以外的其余图层时，即在查看矿山平面工程图时可通过巷道标记线有效识别出巷道，避免其它图层的辅助线对巷道识别造成干扰；
在此过程中，每确定一个巷道后将基准线段和目标线段删除，避免其影响后续巷道的筛选，提高了识别效率；与此同时，基准线段由长度从大到小的顺序依次选取，即所选的基准线段的长度大于目标线段的长度，由此在遍历剩余的线段集合时能够找到所有符合要求的巷道，避免出现识别疏漏，提高了识别准确度；为了便于说明此中原理，以具体实例进行说明。如图2所示，某一巷道的左、右帮分别为线段La0以及线段Lb1、线段Lb2和线段Lb3；当首先选取Lb1作为基准线段时，则找到目标线段La0；按照上述方式确定二者为巷道左右帮时，将线段Lb1和La0删除，而最终将无法识别线段La0与线段Lb2和线段Lb3所组成的巷道，导致识别疏漏。而基准线段由长度从大到小的顺序依次选取时，则能够准确且快速的找到所有符合要求的巷道，识别效率及准确度较高。
在此过程中，通过判断两个目标标记线之间存在巷道，且所述巷道分别与所述两个目标标记线所对应的巷道相交时，将所述两个目标标记线连接。由此实现了当巷道图层中某一巷道的部分巷道段被其他层级的巷道阻挡时，依然可以将被阻挡部分识别出来，将两条本应连接的巷道标记线连接，进一步提高巷道识别的准确度。为了便于说明此中原理，以具体实例进行说明。如图3所示，巷道A1的左、右帮分别用线段L11、L12表示，巷道A2的左、右帮分别用L13、L14表示，巷道B的左右帮分别用L21、L22表示；可以看到，巷道A1和巷道A2的目标标记线之间存在巷道B，且所述巷道B与两个目标标记线所对应的巷道A1和巷道A2相交，因此将两个目标标记线连接，以表示巷道A1和巷道A2为同一个巷道。
在一些实施例中，所述巷道检测方法还包括以下步骤：
识别所述巷道图层中所有弧线，得到弧线集合；
从所述弧线集合中选取一个弧线作为基准弧线；从剩余的弧线集合中选取与所述基准弧线相似度最高的弧线作为目标弧线；判断所述目标弧线与所述基准弧线的距离在第二预设范围内时，在所述基准弧线和目标弧线之间生成巷道标记线，将所述基准弧线和目标弧线从所述弧线集合中删除；重复本步骤，直至弧线集合为空。
可以理解的，所述第二预设范围可根据实际需求进行设置，例如所述第二预设范围为4-8m；当判断两者距离处于第二预设范围且相似度最高时，则表示该基准弧线与目标弧线为同一巷道的左、右帮。
具体的，所述相似度例如可以为曲率和弧长的相似度，也可以是通过对曲率和弧长设置权值后的整体相似度。
本实施例中，通过对所述弧线集合中选取一个弧线作为基准弧线，从相似度这一维度从剩余的弧线集合中选取相似度最高的弧线作为目标弧线，由此确定基准弧线与目标弧线为巷道的左、右帮，即实现了当左、右帮为弧线的巷道的识别。通过确定目标弧线与基准弧线的距离进而进行进一步验证是否为同一巷道左、右帮，进一步提高的识别的准确性。
在一些实施例中，从剩余的弧线集合中选取与所述基准弧线相似度最高的弧线作为目标弧线包括以下步骤：
计算剩余的弧线集合中各个线段与所述基准弧线的曲率差值和弧长差值/>；
根据公式（一）计算损失函数的值：
公式（一）；
其中，a、b为权值，通过使用梯度下降法对初始值进行迭代更新得到；
选取损失函数的值最小时所对应的线段作为所述目标弧线。
在一些实施例中，权值a、b根据公式（二）迭代更新得到：
公式（二）；
其中，n为迭代次数，为损失函数/>关于曲率的偏导数，/>为损失函数关于弧长的偏导数；/>为学习率。
具体的，上述参数可根据实际情况进行设置。例如学习率设置为0.01，权值a的初始值设置为1，权值b的初始值设置为1，迭代次数n设置为2000。
进一步的，通过公式（三）计算得到：
公式(三)；
进一步的，通过公式（四）计算得到：
公式(四)。
实施例2
在实施例1的基础上，本实施例中所述巷道标记线为巷道中线；判断两个目标标记线之间存在巷道，且所述巷道分别与所述两个目标标记线所对应的巷道相交时，将所述两个目标标记线连接之后还包括：
依次计算巷道标记线延长至与其相邻的巷道标记线的延长距离；
判断所述延长距离处于预设延长范围时，将所述巷道标记线延长至与其相邻的巷道标记线，以表示两条巷道相互连通。
可以理解的，所述预设延长范围可根据实际需求进行设置，例如预设延长范围为2-4m；
为了便于说明本实施例的原理，以具体实施方式进行说明，如图4所示，两条巷道相交且连通，而两条巷道的巷道中线（x 1和x 2）并未连通；本实施例中通过计算延长距离，即巷道中线x 1延长至巷道中线x 2的延长距离，判断该延长距离处于预设延长范围时，将巷道中线x 1延长至巷道中线x 2，以表示两条这巷道相互连通。进而便于工作员在观看图纸时，一目了然的确定这两条巷道相互连通。
在一些实施例中，判断所述延长距离处于预设延长范围时，将所述巷道标记线延长至与其相邻的巷道标记线之后还包括：将独立的巷道标记线删除。
可以理解的，各个巷道段之间应处于连通状态，当出现独立的巷道标记线时则表示被错误的标记出巷道标记线，通过将独立的巷道标记线删除则能够进一步提高识别的准确性。
在一些实施例中，所述矿山平面工程图纸的巷道检测方法还包括以下步骤：
获取光标所在的位置；
判断所述位置处于基准线段和目标线段之间时，高亮显示所述基准线段和目标线段，以提示光标所在的位置处于巷道内。
通过根据光标点击位置高亮显示所述基准线段和目标线段，即巷道的左、右帮，使得工作人员查看矿山平面工程图时在通过巷道标记线辅助识别巷道的基础上进一步提高巷道识别的效率。
实施例3
在实施例1的基础上，本实施例中在识别所述巷道图层中所有直线段之后，还包括以下步骤：
识别所述巷道图层中的三折线，所述三折线由三条线段首尾连接形成且所述三折线能够围成一个半包围空间；
判断所述三折线中各线段的长度满足预设条件时，将对应所述三折线所围成的半包围空间标注为钻场。
具体的，所述三折线包括两条平行的第一线段和连接至两个第一线段同侧端点的第二线段，第一线段和第二线段相互垂直；两条第一线段和一个第二线段共同围成一个半包围空间；
具体的，所述预设条件是指：所述第一线段的长度范围为2-5米且所述第二线段的长度范围为4-8米。
在一些实施例中，将对应所述三折线所围成的半包围空间标注为钻场之后还包括以下步骤：
在所述三折线的两个自由端之间生成连接线段，将所述三折线从所述线段集合中删除。
通过上述步骤，可以在识别巷道之前，将对应于钻场的线段从线段集合中删除，减少识别过程的计算量；同时，在三折线的两个自由端之间生成连接线段，由此可以将连接于该自由端的两条线段连接为一条线段，进一步减少计算量。
实施例4
本实施例提供一种矿山平面工程图纸的巷道检测系统，包括：
获取模块，所述获取模块用于获取所述矿山平面工程图纸中的巷道图层；
识别模块，所述识别模块用于识别所述巷道图层中所有直线段，得到线段集合；所述线段集合中各线段按照长度顺序排列；
处理模块，所述处理模块用于：
按照长度由大到小的顺序，依次从所述线段集合中选取一个基准线段；从剩余的线段集合中选取与所述基准线段平行且相距第一预设范围的所有目标线段；在所述基准线段和目标线段之间生成巷道标记线，所述巷道标记线用于在标识出巷道位置；将所述基准线段和目标线段从所述线段集合中删除；重复本步骤，直至线段集合为空；
选取相互共线的巷道标记线，并将其标记为目标标记线；
判断两个目标标记线之间存在巷道，且所述巷道分别与所述两个目标标记线所对应的巷道相交时，将所述两个目标标记线连接。
以上描述仅为本发明的较佳实施例以及对所运用技术原理的说明。本领域技术人员应当理解，本发明中所涉及的发明范围，并不限于上述技术特征的特定组合而成的技术方案，同时也应涵盖在不脱离所述发明构思的情况下，由上述技术特征或其等同特征进行任意组合而形成的其它技术方案。例如上述特征与本发明中公开的(但不限于)具有类似功能的技术特征进行互相替换而形成的技术方案。

Claims (10)

1.一种矿山平面工程图纸的巷道检测方法，其特征在于，包括以下步骤：
获取所述矿山平面工程图纸中的巷道图层；
识别所述巷道图层中所有直线段，得到线段集合；所述线段集合中各线段按照长度顺序排列；
按照长度由大到小的顺序，依次从所述线段集合中选取一个基准线段；从剩余的线段集合中选取与所述基准线段平行且相距第一预设范围的所有目标线段；在所述基准线段和目标线段之间生成巷道标记线，所述巷道标记线用于标识出巷道位置；将所述基准线段和目标线段从所述线段集合中删除；重复本步骤，直至线段集合为空；
选取相互共线的巷道标记线，并将其标记为目标标记线；
判断两个目标标记线之间存在巷道，且所述巷道分别与所述两个目标标记线所对应的巷道相交时，将所述两个目标标记线连接。
2.根据权利要求1所述的矿山平面工程图纸的巷道检测方法，其特征在于，所述巷道标记线为巷道中线；判断两个目标标记线之间存在巷道，且所述巷道分别与所述两个目标标记线所对应的巷道相交时，将所述两个目标标记线连接之后还包括：
依次计算巷道标记线延长至与其相邻的巷道标记线的延长距离；
判断所述延长距离处于预设延长范围时，将所述巷道标记线延长至与其相邻的巷道标记线，以表示两条巷道相互连通。
3.根据权利要求2所述的矿山平面工程图纸的巷道检测方法，其特征在于，判断所述延长距离处于预设延长范围时，将所述巷道标记线延长至与其相邻的巷道标记线之后还包括：将独立的巷道标记线删除。
4.根据权利要求1所述的矿山平面工程图纸的巷道检测方法，其特征在于，所述巷道检测方法还包括以下步骤：
识别所述巷道图层中所有弧线，得到弧线集合；
从所述弧线集合中选取一个弧线作为基准弧线；从剩余的弧线集合中选取与所述基准弧线相似度最高的弧线作为目标弧线；判断所述目标弧线与所述基准弧线的距离在第二预设范围内时，在所述基准弧线和目标弧线之间生成巷道标记线，将所述基准弧线和目标弧线从所述弧线集合中删除；重复本步骤，直至弧线集合为空。
5.根据权利要求4所述的矿山平面工程图纸的巷道检测方法，其特征在于，从剩余的弧线集合中选取与所述基准弧线相似度最高的弧线作为目标弧线包括以下步骤：
计算剩余的弧线集合中各个线段与所述基准弧线的曲率差值和弧长差值/>；
根据公式（一）计算损失函数的值：
公式（一）；
其中，a、b为权值，通过使用梯度下降法对初始值进行迭代更新得到；
选取损失函数的值最小时所对应的线段作为所述目标弧线。
6.根据权利要求5所述的矿山平面工程图纸的巷道检测方法，其特征在于，权值a、b根据公式（二）迭代更新得到：
公式（二）；
其中，n为迭代次数，为损失函数/>关于曲率的偏导数，/>为损失函数/>关于弧长的偏导数；/>为学习率。
7.根据权利要求1所述的矿山平面工程图纸的巷道检测方法，其特征在于，识别所述巷道图层中所有直线段之后，还包括以下步骤：
识别所述巷道图层中的三折线，所述三折线由三条线段首尾连接形成且所述三折线能够围成一个半包围空间；
判断所述三折线中各线段的长度满足预设条件时，将对应所述三折线所围成的半包围空间标注为钻场。
8.根据权利要求7所述的矿山平面工程图纸的巷道检测方法，其特征在于，将对应所述三折线所围成的半包围空间标注为钻场之后还包括以下步骤：
在所述三折线的两个自由端之间生成连接线段，将所述三折线从所述线段集合中删除。
9.根据权利要求1-8任意一项所述的矿山平面工程图纸的巷道检测方法，其特征在于，还包括以下步骤：
获取光标所在的位置；
判断所述位置处于基准线段和目标线段之间时，高亮显示所述基准线段和目标线段，以提示光标所在的位置处于巷道内。
10.一种矿山平面工程图纸的巷道检测系统，其特征在于，包括：
获取模块，所述获取模块用于获取所述矿山平面工程图纸中的巷道图层；
识别模块，所述识别模块用于识别所述巷道图层中所有直线段，得到线段集合；所述线段集合中各线段按照长度顺序排列；
处理模块，所述处理模块用于：
按照长度由大到小的顺序，依次从所述线段集合中选取一个基准线段；从剩余的线段集合中选取与所述基准线段平行且相距第一预设范围的所有目标线段；在所述基准线段和目标线段之间生成巷道标记线，所述巷道标记线用于在标识出巷道位置；将所述基准线段和目标线段从所述线段集合中删除；重复本步骤，直至线段集合为空；
选取相互共线的巷道标记线，并将其标记为目标标记线；
判断两个目标标记线之间存在巷道，且所述巷道分别与所述两个目标标记线所对应的巷道相交时，将所述两个目标标记线连接。
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