攝影測(cè)量計(jì)算機(jī)視覺在礦山相似材料模擬實(shí)驗(yàn)中的應(yīng)用研究.pdf

1、礦山相似材料模擬實(shí)驗(yàn)變形監(jiān)測(cè)是大型采礦工程模擬實(shí)驗(yàn)必做的一項(xiàng)內(nèi)容，這項(xiàng)內(nèi)容的主要目的是為實(shí)際開采提供安全指導(dǎo)。為了實(shí)現(xiàn)變形監(jiān)測(cè)，需要在模型上人為布設(shè)大量監(jiān)測(cè)點(diǎn)，通過量測(cè)每個(gè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)在各個(gè)工作面上的物方坐標(biāo)，得到上覆巖層在開采時(shí)的變形特征。從巖層的運(yùn)動(dòng)規(guī)律可以確定出頂板周期來(lái)壓的活動(dòng)性質(zhì)。
　　針對(duì)目前量測(cè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)物方坐標(biāo)時(shí)采用方法存在的局限性，本文提出一種基于攝影測(cè)量計(jì)算機(jī)視覺單應(yīng)矩陣的三維重建算法，實(shí)現(xiàn)了相似材料模擬實(shí)驗(yàn)的變形監(jiān)測(cè)。

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

3、的圓形標(biāo)志和編碼標(biāo)志分別作為監(jiān)測(cè)點(diǎn)和編碼點(diǎn)，結(jié)合Canny算子和橢圓擬合算法實(shí)現(xiàn)標(biāo)志點(diǎn)像點(diǎn)坐標(biāo)的高精度量測(cè)。
　?、潜O(jiān)測(cè)點(diǎn)物方坐標(biāo)解算。對(duì)比分析傳統(tǒng)三維重建算法的不足之處，再結(jié)合本次實(shí)驗(yàn)研究對(duì)象為平面模型，以單應(yīng)矩陣為基礎(chǔ)實(shí)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(fù)雜的同名點(diǎn)匹配過程。
　　三維重建算法的理論模型經(jīng)確定后，選擇適當(dāng)?shù)挠?jì)算機(jī)語(yǔ)言來(lái)加以實(shí)現(xiàn)，本文主要利用MATLAB和C++兩種語(yǔ)言。
　　以東峽煤

4、礦建立的物理模型為研究對(duì)象，經(jīng)該算法計(jì)算得到監(jiān)測(cè)點(diǎn)物方坐標(biāo)，在精度滿足要求的情況下，利用這一結(jié)果繪制每個(gè)工作面的變形曲線。將變形曲線和利用高精度測(cè)量手段量測(cè)到的結(jié)果所繪制的曲線進(jìn)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(shí)際變形作對(duì)比，查看得到的曲線是否符合實(shí)際情況。
　　通過實(shí)例證明了本文提出算法的可行性、計(jì)算速度和計(jì)算精度，實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明：本文算法實(shí)現(xiàn)了全自動(dòng)監(jiān)測(cè)點(diǎn)物方坐標(biāo)解算，計(jì)算速度快，結(jié)果精度