[發明專利]一種基于三維掃描點云的半孔率自動計算方法

有效

• 申請號: 201710694502.2
• 申請日: 2017-08-15
• 公開（公告）號: CN107644119B
• 公開（公告）日: 2020-08-04
• 發明（設計）人: 李海波;徐昊;周家文;李孝文;楊興國
• 申請（專利權）人: 四川大學
• 主分類號: G06F30/20
• 分類號: G06F30/20;G01B11/00
• 代理公司: 成都方圓聿聯專利代理事務所(普通合伙) 51241
• 代理人: 曹少華

本發明屬于爆破技術領域，具體為一種基于三維掃描點云的半孔率自動計算方法，掃描獲取爆破后巖壁面的空間信息，得到點云數據，拼合成三維模型；將炮孔的信息導入到模型中，生成炮孔軸線并修正到實際的軸線位置，識別并提取炮孔孔痕所在的點云；計算孔痕上的點到炮孔軸線的距離D，判斷D與閾值D₀的大小關系，得到所有半孔上的點；生成垂直于炮孔軸線且等間距的平面，面與半孔相交，根據所交的點，擬合其組成的圓弧，計算圓弧長度C，判斷C與閾值C₀的大小關系，得到所有完整半孔段；統計完整半孔段的個數，乘以平面間距的設定值，得到全部半孔長度L₁，計算L₁與炮孔總長度L的比值，得到該次爆破的半孔率。本發明工作量小、誤差小、效率高。

技術領域

本發明屬于爆破技術領域，具體為一種基于三維掃描點云的半孔率自動計算方法。

背景技術

在臺階爆破中，預裂爆破和光面爆破對于關鍵部位的開挖，起到非常重要的作用，其中，半孔率是評價預裂爆破和光面爆破效果的一項重要指標。

半孔率也稱炮孔痕跡率，為開挖壁面上的炮孔痕跡總長與炮孔長的百分比。

在計算半孔率方面，傳統的方法是手工皮卷尺測量，手工計算，這在工程應用中存在誤差大、作業環境危險以及效率低下等缺點，測量的數據可靠度較低，不足以全面評價預裂爆破和光面爆破的效果。利用人工皮卷尺測量每一段完整半孔長度，然后手工將所有半孔長度相加，得到開挖壁面上的炮孔痕跡總長，除以炮孔長度，得到開挖壁面的半孔率。

該方法：1、工作量大：需要人工攀爬測量巖壁上的半孔長度，而在實際工作中，炮孔數量很多，導致需要測量的半孔工作量很大。

2、誤差大：因為是人工用皮卷尺測量，測量工具落后，且存在人為操作上的的不準確，導致測量計算誤差大。

3、作業環境危險：在實際測量工作中，需要人工攀爬至近乎垂直的巖壁上，且巖壁高度很高，給人工測量工作帶來不便的同時也威脅著測量人員的安全。

申請號為201410467656.4，申請公布號為CN 104217199A的中國發明專利公開了一種基于近景攝影測量技術的半孔率統計方法：采用近景攝影測量技術對爆破后巖壁面進行非接觸測量，獲取壁面空間三維信息，建立壁面三維數字高程模型。通過影像識別技術，劃分炮孔的孔痕，并根據孔痕在壁面上的不平整度來劃分每一個炮孔半孔的長度。統計所有炮孔的半孔信息，計算得出評價此次爆破效果的半孔率。

該方法：1、測量精度差：由于該方法并非直接獲取對象坐標，而是通過集合計算利用二維數碼影像反算對象空間坐標，因此測量精度差。

2、工作環境要求高：因為是通過攝影機拍攝巖壁面的相片，所以對現場的光線條件要求較高，光線較差時無法進行工作。

3、對圖像的處理繁瑣：攝影測量技術在后期需要對圖像經行人工拼接和矯正，此工程耗時較多。

4、自動化程度低：近景攝影測量技術對炮孔痕跡的識別和炮孔痕跡長度的統計都是手動完成，在實際半孔率統計中，炮孔數很多，手動操作費時費力。

發明內容

提出一種基于三維掃描點云的半孔率自動統計計算方法，解決傳統測量計算過程中對于半孔率統計計算方法中存在的工作量大、誤差大，效率低的缺陷。

具體技術方案如下：

一種基于三維掃描點云的半孔率自動計算方法，包括以下過程：

步驟1：用三維激光掃描儀分多站掃描獲取爆破完成后整個巖壁面的空間信息，得到爆破后巖壁面的點云數據；

步驟2：將掃描得到的三維點云導入到點云處理軟件中，通過點云拼接將各站掃描點云拼合成一幅完整的巖壁表面三維點云模型，并通過坐標轉換將巖壁面三維點云模型轉換成大地坐標；