[發明專利]煤礦井下環境建模方法及系統

在審

• 申請號: 202210240989.8
• 申請日: 2022-03-10
• 公開（公告）號: CN114581503A
• 公開（公告）日: 2022-06-03
• 發明（設計）人: 蔣華強;畢玉;游青山
• 申請（專利權）人: 重慶工程職業技術學院
• 主分類號: G06T7/50
• 分類號: G06T7/50;G06T7/73;G06T7/62;G06T7/66;G06V10/74;G06K9/62
• 代理公司: 北京海虹嘉誠知識產權代理有限公司 11129
• 代理人: 胡博文

1.一種煤礦井下環境建模方法，其特征在于：包括如下步驟：

S1.采集煤礦井下的環境圖像信息；

S2.提取環境圖像信息中圖像的若干匹配點對；

S3.對若干匹配點對進行處理，得到環境空間三維點云，具體包括：

S31.計算匹配點對的初始基礎矩陣，并對初始基礎矩陣進行優化處理，得到基礎矩陣；

S32.對基礎矩陣進行估計，得到本質矩陣，并對本質矩陣進行分解，得到旋轉矩陣以及平移矩陣；

S33.基于旋轉矩陣以及平移矩陣，計算得到投影矩陣；通過投影矩陣計算匹配點對對應的環境空間三維點坐標；

S34.將若干匹配點對分別對應的環境空間三維點坐標所組成的集合作為環境空間三維點云；

S4.分別將若干匹配點對的顏色賦予到對應的三維點上，得到著色后的三維點云。

2.根據權利要求1所述的煤礦井下環境建模方法，其特征在于：提取環境圖像信息中圖像的若干匹配點對，具體包括：

S21.在多尺度拉普拉斯金字塔下提取Harris角點，并將每個角點P_c的鄰域分為一個若干半徑不同的同心圓；

S22.將每個圓區域均勻分為若干不重疊子區域，將P_c點的方向設置為CCH描述子的0°方向，并以最小半徑同心圓0°的子區域為r1；

S23.定義角點P_c鄰域內一點P的對比度值C(p)：

C(p)＝I(p)-I(p_c)；

其中，I(P_c)和I(P)分別為P_c點和P點的灰度值；

S24.將所有子區域的對比度函數值組成的向量作為P_c點的CCH描述向量，并將向量歸一化處理以獲得線性光照不變性，得到點P_c的描述子；

S25.遍歷待匹配圖像和匹配圖像之間的特征點以進行匹配，并將與待匹配點P_c的歐式距離最小的兩個匹配點作為匹配點對。

3.根據權利要求1所述的煤礦井下環境建模方法，其特征在于：計算匹配點對的初始基礎矩陣，并對初始基礎矩陣進行優化處理，得到基礎矩陣，具體包括：

設定計數器i＝0和循環次數N，當iN時，按照如下步驟進行操作：

A1.從若干匹配點對中取K組匹配點對，并將K組匹配點對進行歸一化處理，得到歸一化后的匹配點對；

A2.對歸一化后的匹配點對通過設定公式進行計算，得到初始基礎矩陣；所述設定公式為其中，X_c與X_c′為一組匹配點對，F′為初始基礎矩陣；

A3.解除歸一化，設定匹配距離D，將匹配距離D取得最小值時設置的初始基礎矩陣作為基礎矩陣；所述匹配距離D為：

其中，inliers表示內點，outliers表示外點，d為匹配點對依據設定公式的計算結果，t為設定閾值。

4.根據權利要求1所述的煤礦井下環境建模方法，其特征在于：根據如下公式確定本質矩陣E：

E＝K′^TFK；

其中，K為第一內參矩陣，K′為第二內參矩陣，F為基礎矩陣。

5.根據權利要求1所述的煤礦井下環境建模方法，其特征在于：根據如下公式確定投影矩陣P：

P＝K×[R t]；

其中，[R t]為外參矩陣，t為平移矩陣，R為旋轉矩陣。

6.根據權利要求1所述的煤礦井下環境建模方法，其特征在于：根據如下公式確定匹配點對X_c和X_c′與對應的空間環境空間三維點X_w的關系：

其中，p₁、p₂、p₃為投影矩陣P對應的行向量，p₁′、p₂′、p₃′為投影矩陣P′對應的行向量，X_c的像素點坐標為(u,v,1)，X′_c的像素點坐標為(u′,v′,1)。