礦井巷道三維重建及安全監(jiān)測技術研究.pdf

1、礦山井下巷道結構錯綜復雜，圍巖應力、水壓、水量等參數直接關系到礦山的安全生產，目前礦井中出現的人員傷亡與財產損失多數是由井下的安全事故導致的。隨著計算機科學的發(fā)展，虛擬漫游技術逐漸興起并得到一定的應用，將虛擬漫游技術應用于礦井管理中，建立礦山井下實景模型，并對井下設備、環(huán)境參數信息進行有效監(jiān)測，可以使生產人員方便快捷的了解井下環(huán)境，對于礦山的生產管理和安全教學具有重要意義。
　　三維重建技術近幾年發(fā)展迅速，已經被應用到越來越多的領

2、域。微軟的產品Kinect具有價格便宜、操作簡單、成像質量相對較高的特點，一經推出便被廣泛的應用到三維重建領域。本文主要研究了基于Kinect的三維重建技術，用三維實景取代目前虛擬漫游中常用的軟件建模，并將其應用的礦山環(huán)境監(jiān)測中，建立具有礦井安全監(jiān)測和場景漫游功能的軟件系統(tǒng)，論文的主要內容如下:
　　(1)介紹課題的背景和意義，闡述了三維重建和虛擬漫游技術的國內外研究現狀。詳細說明了Kinect深度相機的工作原理以及進行三維重建用

3、到的OpenNI框架和PCL點云庫。
　　(2)在Kinect深度相機工作原理的基礎上分析了其深度圖像噪聲產生的原因，并針對深度圖像做了濾波修復處理。分析相機模型中三種坐標系之間的關系，用棋盤格標定法對相機做了標定，獲得其內外參數，并生成點云數據，對點云數據做精簡、離群點移除等初步處理。
　　(3)對不同角度獲取的點云數據進行配準，分析迭代最近點算法在配準過程中的缺陷，對迭代最近點算法做出改進，用采樣一致性算法解決其容易陷入