【技術實現步驟摘要】
本專利技術涉及鉆井工程，尤其涉及一種鉆井平臺人員定位方法、安全預警方法和人員定位裝置。
技術介紹
1、在石油鉆井平臺上工作，安全始終是第一位的。平臺上的工作人員必須嚴格遵守安全規定和操作規程，佩戴必要的防護裝備，確保自身和他人的安全。當前，石油鉆井平臺主要是靠人工去減少和防范事故風險，作業過程中多人輔助查看鉆井作業過程，發現危險狀況就人為的告知危險區域的作業人員注意安全。這種方法要求鉆井作業中的每個參與者都繃緊神經，但是人的精力和視野范圍畢竟是有限的，難免疏忽大意，出現人員安全問題。因此，這就必須提出一套保證鉆井平臺上人員安全的方法，以確保人員及時發現威脅，不被傷害。
2、傳統依賴人工監督和事后追溯的方法，在面對高密度、高強度的作業環境時顯得力不從心。人員疲勞、視線盲區、復雜作業交叉進行等因素，使得即使是最嚴格的規章制度和最專注的工作人員也難以完全避免意外碰撞事故的發生。這種情況下，一個哪怕微小的疏忽都可能導致嚴重的安全事故，不僅威脅到工作人員的生命安全，也可能對鉆井平臺的正常運作和周圍環境造成不可估量的影響。
3、為此，亟需一種鉆井平臺人員定位方法、安全預警方法和人員定位裝置。
技術實現思路
1、(一)要解決的技術問題
2、鑒于上述技術中存在的問題，本專利技術至少從一定程度上進行解決。為此，本專利技術的第一個目的在于提出一種鉆井平臺人員定位方法，能夠準確定位鉆井平臺上人員的位置。
3、本專利技術的第二個目的在于提出一種鉆井平臺人員安
4、本專利技術的第三個目的在于提出一種鉆井平臺人員定位裝置。
5、(二)技術方案
6、為了達到上述目的，本專利技術采用的主要技術方案包括：
7、第一方面，本專利技術提供一種鉆井平臺人員定位方法，包括以下步驟：
8、步驟s1、獲取二三維檢測設備采集的鉆井平臺的二維圖像和三維點云數據；
9、步驟s2、從二維圖像中識別出人員，并用矩形框對每一個人員進行框選，框選出的區域為人員區域；
10、步驟s3、將三維點云數據投影到二維圖像中，刪除未落入人員區域的三維點云數據，保留落入人員區域的三維點云數據，每一個人員區域內的三維點云數據均形成一個點云群；
11、步驟s4、對每一個點云群進行聚類處理，獲得每一個點云群對應的簇，提取出每一個點云群中點數最多的簇作為目標簇；根據第一轉換矩陣對目標簇進行數據轉換，獲得中間數據，根據第二轉換矩陣對中間數據進行數據轉換，獲得目標簇所屬點云群對應的人員的位置數據；
12、其中，第一轉換矩陣為三維點云數據與二維圖像像素點的轉換矩陣，第二轉換矩陣為二維圖像像素點與鉆井平臺實際空間三維坐標系的轉換矩陣。
13、可選地，二三維檢測設備的視野區域包含井口區域、鼠洞區域、井口轉盤區域、鐵鉆工區域和排管機區域。
14、可選地，矩形框的左邊緣與二維圖像的左邊緣相平行，矩形框的右邊緣與二維圖像的右邊緣相平行，矩形框的上邊緣與二維圖像的上邊緣相平行，矩形框的下邊緣與二維圖像的下邊緣相平行，矩形框框選的區域為完全覆蓋人員的最小區域。
15、可選地，對每一個點云群進行聚類處理，獲得每一個點云群對應的簇，包括：遍歷點云群中的每一個點作為中心點，并計算點云群中除中心點之外的每一個點與中心點之間的鄰接距離，將鄰接距離小于預設閾值的點和中心點歸為同一個簇，獲得每一個點云群對應的簇。
16、可選地，根據第二轉換矩陣對中間數據進行數據轉換，獲得目標簇所屬點云群對應的人員的位置數據，包括：
17、
18、其中，ri為中間數據中第i個像素點；si為鉆井平臺實際空間三維坐標系中人員的第i個空間點；ri.x為ri的x軸坐標，ri.y為ri的y軸坐標；si.x為si的x軸坐標，si.y為si的y軸坐標，si.z為si的z軸坐標；gw為第二轉換矩陣；k為二三維檢測設備中二維檢測設備的內參矩陣。
19、可選地，在步驟s1之前，還包括：
20、步驟s01、獲取二三維檢測設備采集的鉆井平臺的二維圖像和三維點云數據；
21、步驟s02、根據從二維圖像中提取出的井口轉盤4條邊對應的4條像素線段，計算每兩條像素線段所在直線的交點，獲得交點集合；
22、步驟s03、從交點集合中篩選出位于二維圖像范圍內的目標交點，目標交點的數量為4個，4個目標交點分別對應二維圖像中井口轉盤4個頂點的像素位置；
23、步驟s04、采用pnp算法，根據4個目標交點和鉆井平臺實際空間三維坐標系下井口轉盤4個頂點的空間位置，計算二者之間的相對變換關系矩陣，獲得第二轉換矩陣。
24、可選地，根據從二維圖像中提取出的井口轉盤4條邊對應的4條像素線段，計算每兩條像素線段所在直線的交點，包括：
25、判斷待計算交點的兩條像素線段所在的直線是否存在交點：
26、d＝a1×b2-a2×b1
27、若d≠0，則兩條像素線段所在的直線相交，并且交點p(x,y)坐標表示為：
28、
29、若d＝0，則兩條像素線段所在的直線平行或重合，沒有交點；
30、其中，a1＝p12.y-p11.y；b1＝p11.x-p12.x；c1＝a1×p11.x+b1×p11.y；a2＝p22.y-p21.y；b2＝p21.x-p22.x；c2＝a2×p21.x+b2×p21.y；p11、p12為待計算交點的兩條像素線段中第一條像素線段的兩個端點，p11.x為p11的x軸坐標，p11.y為p11的y軸坐標，p12.x為p12的x軸坐標，p12.y為p12的y軸坐標；p21、p22為待計算交點的兩條像素線段中第二條像素線段的兩個端點，p21.x為p21的x軸坐標，p21.y為p21的y軸坐標，p22.x為p22的x軸坐標，p22.y為p22的y軸坐標。
31、可選地，采用pnp算法，根據4個目標交點和鉆井平臺實際空間三維坐標系下井口轉盤4個頂點的空間位置，計算二者之間的相對變換關系矩陣，包括：
32、
33、其中，pi為二維圖像中井口轉盤的第i個頂點；qi為pi對應的鉆井平臺實際空間三維坐標系中井口轉盤的頂點；i為1至4中任一整數；pi.x為pi的x軸坐標，pi.y為pi的y軸坐標；qi.x為qi的x軸坐標，qi.y為qi的y軸坐標，qi.z為qi的z軸坐標；gw為第二轉換矩陣；k為二三維檢測設備中二維檢測設備的內參矩陣。
34、第二方面，本專利技術提供一種鉆井平臺人員安全預警方法，包括：根據如上所述方法獲得的人員位置數據，以及鉆井平臺上各機械設備的位置數據和運行狀態數據，對人員安全進行預警。
35、第三方面，本專利技術提供一種鉆井平臺人員定位裝置，包括：
36、獲取模塊，用于獲取二三維檢測設備采集的鉆井平臺的二維圖像和三維點云本文檔來自技高網...
【技術保護點】
1.一種鉆井平臺人員定位方法，其特征在于，包括以下步驟：
2.根據權利要求1所述的鉆井平臺人員定位方法，其特征在于，二三維檢測設備的視野區域包含井口區域、鼠洞區域、井口轉盤區域、鐵鉆工區域和排管機區域。
3.根據權利要求1所述的鉆井平臺人員定位方法，其特征在于，矩形框的左邊緣與二維圖像的左邊緣相平行，矩形框的右邊緣與二維圖像的右邊緣相平行，矩形框的上邊緣與二維圖像的上邊緣相平行，矩形框的下邊緣與二維圖像的下邊緣相平行，矩形框框選的區域為完全覆蓋人員的最小區域。
4.根據權利要求1所述的鉆井平臺人員定位方法，其特征在于，對每一個點云群進行聚類處理，獲得每一個點云群對應的簇，包括：
5.根據權利要求1所述的鉆井平臺人員定位方法，其特征在于，根據第二轉換矩陣對中間數據進行數據轉換，獲得目標簇所屬點云群對應的人員的位置數據，包括：
6.根據權利要求1所述的鉆井平臺人員定位方法，其特征在于，在步驟S1之前，還包括：
7.根據權利要求6所述的鉆井平臺人員定位方法，其特征在于，根據從二維圖像中提取出的井口轉盤4條邊對應的4
8.根據權利要求6所述的鉆井平臺人員定位方法，其特征在于，采用PnP算法，根據4個目標交點和鉆井平臺實際空間三維坐標系下井口轉盤4個頂點的空間位置，計算二者之間的相對變換關系矩陣，包括：
9.一種鉆井平臺人員安全預警方法，其特征在于，包括：根據如權利要求1至8任一項所述方法獲得的人員位置數據，以及鉆井平臺上各機械設備的位置數據和運行狀態數據，對人員安全進行預警。
10.一種鉆井平臺人員定位裝置，其特征在于，包括：
...【技術特征摘要】
1.一種鉆井平臺人員定位方法，其特征在于，包括以下步驟：
2.根據權利要求1所述的鉆井平臺人員定位方法，其特征在于，二三維檢測設備的視野區域包含井口區域、鼠洞區域、井口轉盤區域、鐵鉆工區域和排管機區域。
3.根據權利要求1所述的鉆井平臺人員定位方法，其特征在于，矩形框的左邊緣與二維圖像的左邊緣相平行，矩形框的右邊緣與二維圖像的右邊緣相平行，矩形框的上邊緣與二維圖像的上邊緣相平行，矩形框的下邊緣與二維圖像的下邊緣相平行，矩形框框選的區域為完全覆蓋人員的最小區域。
4.根據權利要求1所述的鉆井平臺人員定位方法，其特征在于，對每一個點云群進行聚類處理，獲得每一個點云群對應的簇，包括：
5.根據權利要求1所述的鉆井平臺人員定位方法，其特征在于，根據第二轉換矩陣對中間數據進行數據轉換，獲得目標簇所屬點云...
【專利技術屬性】
技術研發人員：黃朝暉，劉秀奇，陳閣，任克營，周明君，
申請(專利權)人：北京捷杰西科技股份有限公司，
類型：發明
國別省市：
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