攝影測量計算機視覺在礦山相似材料模擬實驗中的應用研究.pdf

1、礦山相似材料模擬實驗變形監(jiān)測是大型采礦工程模擬實驗必做的一項內容，這項內容的主要目的是為實際開采提供安全指導。為了實現(xiàn)變形監(jiān)測，需要在模型上人為布設大量監(jiān)測點，通過量測每個監(jiān)測點在各個工作面上的物方坐標，得到上覆巖層在開采時的變形特征。從巖層的運動規(guī)律可以確定出頂板周期來壓的活動性質。
　　針對目前量測監(jiān)測點物方坐標時采用方法存在的局限性，本文提出一種基于攝影測量計算機視覺單應矩陣的三維重建算法，實現(xiàn)了相似材料模擬實驗的變形監(jiān)測。

2、這種算法大致分為以下三步：
　　⑴相機檢校。相機檢校的主要目的是為了計算描述物方點坐標與其在二維影像上對應像點間幾何模型的參數(shù)。通過計算結果既可以得到物方與像方之間的投影關系，也可以解決由于普通數(shù)碼相機引起的影像邊緣變形問題，即實現(xiàn)影像預處理。通過對比分析常用的多種檢校算法的優(yōu)缺點，最終選擇張正友平面檢校來完成檢校工作。
　?、葡顸c坐標高精度量測。像點坐標量測算法的效率和精度，是本文三維重建算法的關鍵之一。以回光反射材料制作

3、的圓形標志和編碼標志分別作為監(jiān)測點和編碼點，結合Canny算子和橢圓擬合算法實現(xiàn)標志點像點坐標的高精度量測。
　?、潜O(jiān)測點物方坐標解算。對比分析傳統(tǒng)三維重建算法的不足之處，再結合本次實驗研究對象為平面模型，以單應矩陣為基礎實現(xiàn)三維重建。這種算法可以基于單張影像完成，從而避免復雜的同名點匹配過程。
　　三維重建算法的理論模型經(jīng)確定后，選擇適當?shù)挠嬎銠C語言來加以實現(xiàn)，本文主要利用MATLAB和C++兩種語言。
　　以東峽煤

4、礦建立的物理模型為研究對象，經(jīng)該算法計算得到監(jiān)測點物方坐標，在精度滿足要求的情況下，利用這一結果繪制每個工作面的變形曲線。將變形曲線和利用高精度測量手段量測到的結果所繪制的曲線進行比較，初步判斷該算法是否合理可行；在兩種曲線一致的情況下，與物理模型的實際變形作對比，查看得到的曲線是否符合實際情況。
　　通過實例證明了本文提出算法的可行性、計算速度和計算精度，實驗結果表明：本文算法實現(xiàn)了全自動監(jiān)測點物方坐標解算，計算速度快，結果精度