[發(fā)明專利]爆破巖塊自動識別和塊度特征提取方法及裝置

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201811182419.8
• 申請日: 2018-10-11
• 公開（公告）號: CN109359680B
• 公開（公告）日: 2019-09-24
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 廖學(xué)燕;張中雷;施富強(qiáng);李徐然;陳亞建;尹作良;余舟;謝博;蔣耀港;龔志剛;馬宏昊;李鋒
• 申請（專利權(quán)）人: 大昌建設(shè)集團(tuán)有限公司;四川省安全科學(xué)技術(shù)研究院
• 主分類號: G06K9/62
• 分類號: G06K9/62;G06K9/46;G06T7/64
• 代理公司: 四川力久律師事務(wù)所 51221
• 代理人: 鐘尉

1.一種爆破巖塊自動識別方法，其特征在于，包括：

步驟1，獲取至少2個站點(diǎn)的爆堆表面三維空間原始點(diǎn)云數(shù)據(jù)；

步驟2，原始點(diǎn)云數(shù)據(jù)預(yù)處理，所述預(yù)處理包括拼接、去噪和下采樣；

步驟3，由預(yù)處理后的原始點(diǎn)云數(shù)據(jù)計算得到超體聚類點(diǎn)云；

步驟4，判別相鄰所述超體聚類點(diǎn)云之間的凹凸關(guān)系；

步驟5，若相鄰所述超體聚類點(diǎn)云之間為凸鄰接關(guān)系，則再聚類形成巖塊點(diǎn)云；

步驟2中所述去噪為：通過對每一個點(diǎn)的鄰域進(jìn)行統(tǒng)計分析，計算點(diǎn)到鄰近點(diǎn)的平均距離，得到所述平均距離的高斯分布，高斯分布由距離的均值和標(biāo)準(zhǔn)差決定，所述平均距離在標(biāo)準(zhǔn)范圍之外的點(diǎn)，被定義為離群噪聲點(diǎn)予以去除；

所述下采樣采用柵格化算法，使用最小長方體包圍盒包圍全部的點(diǎn)云，再將點(diǎn)云劃分到均勻的立方體網(wǎng)格，如果網(wǎng)格內(nèi)有點(diǎn)云數(shù)據(jù)，則使用網(wǎng)格中靠近中心集重心的最近點(diǎn)代替該網(wǎng)格內(nèi)所有點(diǎn)云數(shù)據(jù)；

步驟3包括：

步驟31，采用八叉樹空間索引結(jié)構(gòu)劃分預(yù)處理后的原始點(diǎn)云數(shù)據(jù)，形成若干體素；

步驟32，指定晶核距離R_seed，體素尺寸R_voxel和最小聚類尺寸MOV；

步驟33，根據(jù)差異控制變量D對所述若干體素進(jìn)行聚類，得到所述超體聚類點(diǎn)云，所述差異控制變量為：

其中，D_c為顏色差異變量，D_n為法線差異變量，D_s為距離差異變量,w_c，w_n，w_s表示對應(yīng)的權(quán)重因子；w_c取值區(qū)間為[0,0.5]，w_s取值區(qū)間為[0.5,1.5]，w_n取值區(qū)間為[0,5]；

步驟4中，采用CC判據(jù)和SC判據(jù)判別所述凹凸關(guān)系，所述CC判據(jù)為CC基礎(chǔ)判據(jù)：

其中，分別表示相鄰的2塊所述超體聚類點(diǎn)云，分別為相鄰所述超體聚類點(diǎn)云的法向量，為相鄰所述超體聚類點(diǎn)云中心向量的連線向量的單位向量，β為法向量與之間的夾角，β_Thresh為法向量夾角β的閾值；

所述SC判據(jù)為：

其中，θ為相鄰所述超體聚類點(diǎn)云質(zhì)心相連的向量與相鄰所述超體聚類點(diǎn)云相交的直線向量的夾角，為相鄰所述超體聚類點(diǎn)云法向量之間夾角的閾值；

所述凸鄰接關(guān)系須滿足：

或者所述CC判據(jù)為CC擴(kuò)充判據(jù)：

其中為與相鄰的2塊所述超體聚類點(diǎn)云均相交的公共超體聚類點(diǎn)云；

所述凸鄰接關(guān)系須滿足：

步驟5中，采用區(qū)域生長算法將所述超體聚類點(diǎn)云再聚類，形成所述巖塊點(diǎn)云；所述再聚類的聚類依據(jù)是只允許區(qū)域跨越凸邊增長。

2.一種爆破塊度特征提取方法，其特征在于，包括：

步驟1，采用權(quán)利要求1所述的爆破巖塊自動識別方法獲取巖塊點(diǎn)云數(shù)據(jù)；

步驟2，根據(jù)各個所述巖塊點(diǎn)云所含點(diǎn)數(shù)多少，提取特征巖塊點(diǎn)云；

步驟3，采用主成分分析算法將巖塊點(diǎn)云數(shù)據(jù)降維為一維數(shù)據(jù)，計算所述特征巖塊點(diǎn)云的長軸長度。

3.一種爆破巖塊自動識別裝置，其特征在于：包括至少一個處理器，以及與所述至少一個處理器通信連接的存儲器；所述存儲器存儲有可被所述至少一個處理器執(zhí)行的指令，所述指令被所述至少一個處理器執(zhí)行，以使所述至少一個處理器能夠執(zhí)行權(quán)利要求1所述的方法。

4.一種爆破塊度特征提取裝置，其特征在于：包括至少一個處理器，以及與所述至少一個處理器通信連接的存儲器；所述存儲器存儲有可被所述至少一個處理器執(zhí)行的指令，所述指令被所述至少一個處理器執(zhí)行，以使所述至少一個處理器能夠執(zhí)行權(quán)利要求2所述的方法。