【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】
本專利技術(shù)涉及巷道變形檢測(cè)，具體涉及基于雙目視覺(jué)的巷道變形實(shí)時(shí)檢測(cè)方法及系統(tǒng)。
技術(shù)介紹
1、巷道作為礦山的重要通道，其穩(wěn)定性直接關(guān)系到礦山安全生產(chǎn)與工作人員的生命安全。巷道變形的發(fā)生可能導(dǎo)致圍巖結(jié)構(gòu)完整性的喪失，進(jìn)而引發(fā)坍塌事故，對(duì)人員安全和設(shè)備造成嚴(yán)重威脅。此外，巷道變形還可能影響地下工程的正常運(yùn)行，導(dǎo)致運(yùn)輸延誤，增加維修和加固的成本。因此，有效的巷道變形檢測(cè)不僅可以提前預(yù)警潛在危險(xiǎn)，還有助于采取措施防止災(zāi)害發(fā)生，保障礦山生產(chǎn)的連續(xù)性和安全性。
2、傳統(tǒng)測(cè)量巷道變形主要有激光測(cè)距儀、頂板離層儀、電子全站儀測(cè)量等方法，這些方法能夠在一定程度上滿足工程需求，但仍存在諸多局限性。(1)傳統(tǒng)檢測(cè)方法需要定期人工檢查和數(shù)據(jù)記錄，無(wú)法實(shí)現(xiàn)連續(xù)檢測(cè)和實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)更新。這限制了對(duì)巷道突發(fā)變形事件的快速響應(yīng)能力。(2)現(xiàn)有檢測(cè)方法數(shù)據(jù)處理和分析能力常常依賴于人工，無(wú)法對(duì)大量的檢測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行有效分析和解讀。這限制了對(duì)巷道變形規(guī)律的深入研究和準(zhǔn)確預(yù)測(cè)。(3)傳統(tǒng)檢測(cè)設(shè)備在潮濕、粉塵等惡劣環(huán)境中的適應(yīng)性較差，容易出現(xiàn)故障或性能下降，影響檢測(cè)的可靠性和穩(wěn)定性。(4)許多檢測(cè)方法只能對(duì)巷道的局部區(qū)域進(jìn)行檢測(cè)，無(wú)法實(shí)現(xiàn)對(duì)整個(gè)巷道空間的全面覆蓋。這種局限性可能導(dǎo)致某些關(guān)鍵區(qū)域的變形被忽略。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
1、針對(duì)上述存在的技術(shù)不足，本專利技術(shù)的目的是提供基于雙目視覺(jué)的巷道變形實(shí)時(shí)檢測(cè)方法及系統(tǒng)，其能夠通過(guò)目標(biāo)檢測(cè)和雙目視覺(jué)三維坐標(biāo)解算技術(shù)實(shí)時(shí)檢測(cè)巷道全斷面所有錨桿端頭的空間位移，進(jìn)而計(jì)算巷道頂?shù)装迨諗苛?span style='display:none'>與兩幫收斂量，從而推測(cè)巷道圍巖破碎變形情況。
2、為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本專利技術(shù)采用如下技術(shù)方案：
3、本專利技術(shù)提供基于雙目視覺(jué)的巷道變形實(shí)時(shí)檢測(cè)方法，包括以下步驟：
4、步驟1、在巷道內(nèi)安裝與調(diào)試雙目攝像頭，并訓(xùn)練錨桿端頭目標(biāo)檢測(cè)算法；
5、步驟2、采用雙目攝像頭進(jìn)行圖像采集，并進(jìn)行圖像預(yù)處理；
6、步驟3、采用預(yù)訓(xùn)練好的目標(biāo)檢測(cè)算法進(jìn)行錨桿端頭識(shí)別和定位；
7、步驟4、根據(jù)二維定位信息，利用雙目視覺(jué)三維成像技術(shù)計(jì)算錨桿端頭三維坐標(biāo)；
8、步驟5、計(jì)算不同時(shí)間錨桿端頭的空間位置變化，并以此解算巷道不同區(qū)域頂?shù)装逡平颗c兩幫移近量。
9、優(yōu)選地，步驟1中，安裝與調(diào)試雙目攝像頭，并訓(xùn)練錨桿端頭目標(biāo)檢測(cè)算法，具體包括以下步驟：
10、步驟1.1、在巷道頂板處安裝雙目攝像頭，并進(jìn)行雙目攝像頭標(biāo)定、畸變校正、立體校正調(diào)試工作；
11、步驟1.2、建立錨桿端頭圖像數(shù)據(jù)集，并訓(xùn)練錨桿端頭目標(biāo)檢測(cè)算法。
12、優(yōu)選地，步驟2中，采用雙目攝像頭進(jìn)行圖像采集，并進(jìn)行圖像預(yù)處理，具體包括以下步驟：
13、步驟2.1、采用雙目攝像頭進(jìn)行圖像采集；
14、步驟2.2、采用自適應(yīng)中值濾波器去除采集圖像噪音；
15、步驟2.3、手動(dòng)標(biāo)記錨桿端頭的大致區(qū)域?yàn)楦信d趣區(qū)域。
16、優(yōu)選地，步驟4中，根據(jù)二維定位信息，利用雙目視覺(jué)三維成像技術(shù)計(jì)算錨桿端頭三維坐標(biāo)，具體包括以下步驟：
17、步驟4.1、雙目攝像頭采集圖像配準(zhǔn)：包括目標(biāo)檢測(cè)框區(qū)域錨桿端頭特征提取、特征描述符計(jì)算、雙目攝像頭采集圖像特征匹配以及輸出匹配對(duì)列表步驟；
18、步驟4.2、錨桿端頭三維坐標(biāo)解算：根據(jù)圖像配準(zhǔn)獲取相應(yīng)特征點(diǎn)的匹配對(duì)，通過(guò)匹配對(duì)計(jì)算視差，從而利用視差計(jì)算物體的深度信息；
19、步驟4.3、坐標(biāo)系轉(zhuǎn)換：將相機(jī)坐標(biāo)中的點(diǎn)轉(zhuǎn)換到一個(gè)全局或世界坐標(biāo)系中。
20、優(yōu)選地，步驟5中，計(jì)算不同時(shí)間錨桿端頭的空間位置變化，并以此解算巷道不同區(qū)域頂?shù)装逡平颗c兩幫移近量，具體包括以下步驟：
21、步驟5.1、錨桿端頭空間位移解算：使用歐氏距離公式計(jì)算錨桿端頭在不同時(shí)刻的空間位移；
22、步驟5.2、巷道變形量計(jì)算：通過(guò)監(jiān)測(cè)頂?shù)装迨諗苛亢蛢蓭褪諗苛績(jī)蓚€(gè)指標(biāo)來(lái)評(píng)估巷道的整體穩(wěn)定性和變形情況。
23、本專利技術(shù)還提供一種基于雙目視覺(jué)的巷道變形實(shí)時(shí)檢測(cè)系統(tǒng)，包括：
24、圖像采集單元，用于實(shí)時(shí)獲取并處理來(lái)自雙目攝像頭的圖像數(shù)據(jù)；
25、圖像預(yù)處理單元，利用自適應(yīng)中值濾波器去除環(huán)境噪聲和干擾，保證圖像質(zhì)量；通過(guò)設(shè)置感興趣區(qū)域使后續(xù)目標(biāo)檢測(cè)算法的計(jì)算量變小；
26、錨桿端頭識(shí)別單元，用于識(shí)別和定位圖像中的錨桿端頭，確保高準(zhǔn)確率和高可靠性的目標(biāo)檢測(cè)，為后續(xù)分析提供精確的錨桿端頭二維坐標(biāo)數(shù)據(jù)；
27、錨桿端頭三維坐標(biāo)解算單元，用于計(jì)算錨桿端頭在世界坐標(biāo)系下的三維坐標(biāo)，通過(guò)特征點(diǎn)匹配和視差計(jì)算，精確解算三維空間中的位置；
28、巷道變形量解算單元，用于分析錨桿端頭三維坐標(biāo)的變化，計(jì)算巷道的頂?shù)装逡平亢蛢蓭鸵平俊?/p>
29、本專利技術(shù)的有益效果在于：
30、本專利技術(shù)與基于傳統(tǒng)傳感器對(duì)巷道進(jìn)行形變檢測(cè)的方法相比，具有顯著的優(yōu)勢(shì)。首先，本系統(tǒng)不需要預(yù)置監(jiān)測(cè)點(diǎn)位，直接通過(guò)雙目攝像頭捕獲巷道全貌，提供了更高的準(zhǔn)確性和時(shí)效性，同時(shí)實(shí)現(xiàn)了更高的自動(dòng)化程度。其次，與依賴時(shí)序變化的點(diǎn)云間距離度量的傳統(tǒng)形變檢測(cè)技術(shù)相比，本專利技術(shù)通過(guò)利用圖像識(shí)別和立體視覺(jué)技術(shù)對(duì)巷道表面進(jìn)行精細(xì)表征，更適應(yīng)于復(fù)雜環(huán)境如礦山巷道。再次，本專利技術(shù)采用深度學(xué)習(xí)算法，如目標(biāo)檢測(cè)模型，進(jìn)行形變數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)自動(dòng)分析，不僅消除了人工處理測(cè)量數(shù)據(jù)可能帶來(lái)的主觀誤差，而且能夠?qū)崟r(shí)準(zhǔn)確地識(shí)別出形變的具體位置。
31、此外，本系統(tǒng)的設(shè)備部署簡(jiǎn)單、維護(hù)成本低，便于在礦井環(huán)境中迅速部署使用，極大地提升了井下巡檢的效率和安全性。綜上所述，本專利技術(shù)基于雙目視覺(jué)的巷道形變檢測(cè)技術(shù)，實(shí)現(xiàn)從端到端地獲取巷道中形變位置的能力，極大地簡(jiǎn)化了工作流程，提高了檢測(cè)效率與精度。因此，本專利技術(shù)不僅能實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)、精準(zhǔn)的巷道變形監(jiān)測(cè)，還能為礦山支護(hù)和維護(hù)工作提供重要的技術(shù)支持和決策依據(jù)。
本文檔來(lái)自技高網(wǎng)...【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】
1.基于雙目視覺(jué)的巷道變形實(shí)時(shí)檢測(cè)方法，其特征在于，包括以下步驟：
2.如權(quán)利要求1所述的基于雙目視覺(jué)的巷道變形實(shí)時(shí)檢測(cè)方法，其特征在于，步驟1中，安裝與調(diào)試雙目攝像頭，并訓(xùn)練錨桿端頭目標(biāo)檢測(cè)算法，具體包括以下步驟：
3.如權(quán)利要求2所述的基于雙目視覺(jué)的巷道變形實(shí)時(shí)檢測(cè)方法，其特征在于，步驟2中，采用雙目攝像頭進(jìn)行圖像采集，并進(jìn)行圖像預(yù)處理，具體包括以下步驟：
4.如權(quán)利要求3所述的基于雙目視覺(jué)的巷道變形實(shí)時(shí)檢測(cè)方法，其特征在于，步驟4中，根據(jù)二維定位信息，利用雙目視覺(jué)三維成像技術(shù)計(jì)算錨桿端頭三維坐標(biāo)，具體包括以下步驟：
5.如權(quán)利要求1所述的基于雙目視覺(jué)的巷道變形實(shí)時(shí)檢測(cè)方法，其特征在于，步驟5中，計(jì)算不同時(shí)間錨桿端頭的空間位置變化，并以此解算巷道不同區(qū)域頂?shù)装逡平颗c兩幫移近量，具體包括以下步驟：
6.一種基于雙目視覺(jué)的巷道變形實(shí)時(shí)檢測(cè)系統(tǒng)，其特征在于，包括：
【技術(shù)特征摘要】
1.基于雙目視覺(jué)的巷道變形實(shí)時(shí)檢測(cè)方法，其特征在于，包括以下步驟：
2.如權(quán)利要求1所述的基于雙目視覺(jué)的巷道變形實(shí)時(shí)檢測(cè)方法，其特征在于，步驟1中，安裝與調(diào)試雙目攝像頭，并訓(xùn)練錨桿端頭目標(biāo)檢測(cè)算法，具體包括以下步驟：
3.如權(quán)利要求2所述的基于雙目視覺(jué)的巷道變形實(shí)時(shí)檢測(cè)方法，其特征在于，步驟2中，采用雙目攝像頭進(jìn)行圖像采集，并進(jìn)行圖像預(yù)處理，具體包括以下步驟：
4.如權(quán)利要求3所...
【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：徐劍坤，李陽(yáng)，王恩元，周小凇，陳宇峰，張全聰，張力，
申請(qǐng)(專利權(quán))人：中國(guó)礦業(yè)大學(xué)，
類型：發(fā)明
國(guó)別省市：
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