[發明專利]一種基于點云成像技術確定巷道巖體結構特征參數的方法

在審

• 申請號: 202110588379.2
• 申請日: 2021-05-28
• 公開（公告）號: CN113298935A
• 公開（公告）日: 2021-08-24
• 發明（設計）人: 田迎春;謝盛青;馬東;陳小偉;李宗武;宮國慧;胡世超;郭海濤
• 申請（專利權）人: 鞍鋼集團礦業有限公司
• 主分類號: G06T17/00
• 分類號: G06T17/00;G06T15/00;G06N20/00;G01B11/24
• 代理公司: 鞍山貝爾專利代理有限公司 21223
• 代理人: 李玲

1.一種基于點云成像技術確定巷道巖體結構特征參數的方法，其特征在于，包括如下步驟：

S1、基于點云成像技術采集巷道巖體結構信息；

S2、基于機器學習技術對點云數據再構模型的幾何信息進行分組、分類和統計；

S2.1、將點云數據由相對坐標轉換為大地空間直角坐標；

S2.2、數據拼接與預處理：將相鄰點云數據采集站掃描測得的點云數據的重疊部分進行數據拼接、剔除，進而獲得巷道內點云構建三維效果圖；

S2.3、結構面識別與特征數據統計；

S2.3.1、識別

對采集的點云數據，定義多于3個點能夠形成的面為一個結構面，并對這個面進行標識，其流程如下：

S2.3.1.1、定義基點，設定掃描的起始點為基點；

S2.3.1.2、搜索基點鄰近的2個點并形成面，將該面定義為基準面；

S2.3.1.3、以基準面為中心，搜索鄰近的第4個點，判斷該點是否與基準面處于同一平面，如果是，則與基準面合并后成為新基準面，并繼續搜索第5個點，如此循環，直到無法找到可以再合并入該新基準面的點為止，將由這些點形成的新基準面定義為結構面并做標識；如果以基準面為中心找不到第4個點形成面，則以巷道方向為軸向，變更基點，重復S2.3.1.1；

S2.3.2、統計

根據標識的結構面的特征數據進行統計：

S2.3.2.1、基于標識的結構面上的任何三個點的三維坐標，計算法線在水平投影的方位作為傾向，并記錄和統計；

S2.3.2.2、計算法線與豎直方向的夾角作為傾角，并記錄和統計；

S2.3.2.3、記錄和統計結構面面心的三維坐標，并將三維坐標作為方向；

S2.3.3、分析

將結構面特征數據對各水平優勢節理組進行分析，進行得到不同水平優勢節理組統計，以及跡長、節理平均間距、空間分布、線密度的幾何信息；

S3、根據點云數據處理結果，對巷道巖體結構特征進行分析；

利用結構面的傾向/傾角、節理平均間距和線密度數據，得出巷道巖體結構面體積節理密度。

2.根據權利要求1所述的基于點云成像技術確定巷道巖體結構特征參數的方法，其特征在于，所述步驟S1.1中，基于點云成像技術采集巖體結構信息的具體方法為：在巷道內設置點云數據采集站，采用三維激光掃描儀進行現場巷道掃描后，獲取巷道表面形成的點云數據。

3.根據權利要求2所述的基于點云成像技術確定巷道巖體結構特征參數的方法，其特征在于，點云數據采集站間距設為8～12m。

4.根據權利要求1所述的基于點云成像技術確定巷道巖體結構特征參數的方法，其特征在于，所述步驟S2.3.3中，所述對各水平優勢節理組進行分析的方法為繪制成節理玫瑰花圖。