综采工作面液压支架支撑高度和顶梁倾角测量方法技术

本发明专利技术实施例公开一种综采工作面液压支架支撑高度和顶梁倾角测量方法，涉及综采工作面设备监测技术领域。通过采用深度相机获取包含液压支架底座的点云图像；采用滤波算法对点云图像降噪处理；利用点云分割算法对降噪的三维点云分割，得到多个类别点云数据聚类；选择点云特征描述子对点云聚类进行特征描述与提取；并根据液压支架底座三维模型在点云聚类中匹配，得到底座点云；将液压支架底座点云与预设底座数据库点云模型配准，得到实际场景中支架底座相对于深度相机的六自由度参数；结合深度相机与顶梁的安装位置关系，得出液压支架支撑高度和顶梁倾角值。本测量方法能够较好地实现对液压支架支撑高度和顶梁倾角参数的实时在线测量。

【技术实现步骤摘要】
综采工作面液压支架支撑高度和顶梁倾角测量方法
本专利技术涉及视觉测量应用
，特别是涉及一种综采工作面液压支架支撑高度和顶梁倾角测量方法。
技术介绍
视觉测量就是通过图像传感器捕捉三维空间中目标物体的特征，然后利用图像处理及识别技术得到目标物体的尺寸、位置和姿态等信息，从而实现目标物体在空间中的位姿解算。目前，视觉测量技术在工业领域得到了广泛应用，主要利用图像传感器代替人眼进行目标位姿信息的精确获取。液压支架作为井下综采工作面的重要设备之一，其位姿状态信息的准确获取将直接影响工作面综采设备的自动化协同推进。随着煤矿智能化的发展，传统靠人工观察和经验调节液压支架位姿状态的方法已无法满足智能开采的需要，成为制约“少人化”或“无人化”工作面建立的关键因素之一。因此，开发液压支架位姿自主测量系统，代替传统人眼观察方式，实现液压支架位姿状态的实时在线监测，是提高工作面生产效率，提升煤矿智能化程度的重要手段。针对以上问题，中国专利申请号为201710040395.1的专利技术专利公开了一种液压支架顶梁支撑高度和姿态的测量系统及方法，通过本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种综采工作面液压支架支撑高度和顶梁倾角测量方法，其特征在于，包括步骤：/nS10、在液压支架顶梁上安装深度相机视觉测量模块，通过深度相机获取包含液压支架底座彩色信息和深度信息的点云图像；所述深度相机视觉测量模块包括深度相机；/nS20、采用滤波算法对获得的点云图像进行降噪处理，得到降噪处理后的三维点云数据；/nS30、利用点云分割算法对降噪处理后的三维点云进行分割，得到多个不同类别的点云数据聚类；/nS40、选择点云特征描述子对点云聚类进行特征描述与提取；/nS50、根据预存储的液压支架底座三维模型，在多个点云数据聚类中找出液压支架底座点云数据聚类，完成对液压支架底座点云的识别；/nS6...

【技术特征摘要】
1.一种综采工作面液压支架支撑高度和顶梁倾角测量方法，其特征在于，包括步骤：
S10、在液压支架顶梁上安装深度相机视觉测量模块，通过深度相机获取包含液压支架底座彩色信息和深度信息的点云图像；所述深度相机视觉测量模块包括深度相机；
S20、采用滤波算法对获得的点云图像进行降噪处理，得到降噪处理后的三维点云数据；
S30、利用点云分割算法对降噪处理后的三维点云进行分割，得到多个不同类别的点云数据聚类；
S40、选择点云特征描述子对点云聚类进行特征描述与提取；
S50、根据预存储的液压支架底座三维模型，在多个点云数据聚类中找出液压支架底座点云数据聚类，完成对液压支架底座点云的识别；
S60、将识别得到的液压支架底座点云与预先存储的液压支架底座数据库点云模型进行配准，根据液压支架的位置信息计算得到实际场景中液压支架底座相对于深度相机的六自由度参数；所述液压支架底座点云包括液压支架的位置信息；
S70、基于得到的液压支架底座相对于深度相机的六自由度参数，再根据深度相机与液压支架顶梁的安装位置关系，得出液压支架支撑高度和顶梁倾角值，以完成对液压支架支撑高度及顶梁倾角的测量。


2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在步骤S70之后，所述方法还包括：S80、每隔预定时间将测量得到的液压支架支撑高度和顶梁倾角值发送至上位机，以使所述上位机完成液压支架支撑高度和顶梁倾角参数的实时在线监测。


3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤S20中采用的滤波算法为双边滤波算法。


4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述步骤S20具体包括：
S21、定义基于空间距离的高斯滤波权重项和像素值权重项；
S22、将高斯滤波权重项和像素值权重项结合，得到基于高斯滤波和像素值权重项的双边滤波结果，以实现对图像的降噪处理。


5.根据权利要求1或3所述的方法，其特征在于，所述步骤S30具体为：采用基于点云边界的欧式聚类算法对降噪处理后的三维点云进行分割，得到多个不同类别的点云数据聚类。


6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述步骤S30具体包括：
S30、根据点云曲率特征提取出目标点云的边界线，得到边界内的点云群S；
S30、构建K-d树以表示点云群S之间的关系；
S30、创建一个空表聚类P及待验证队列Q；
S31、初始化点云群S的参数，具体为：设点云群S中有n个点，其中任意一点为pi，搜索pi半径小于的r0邻域K，若在K邻域范围内的点pik被处理过，则加入P，否则加入Q，直到Q中的点全部被处理完，重置Q为空队列；
S32、迭代重复上述各步骤直至点云群S内所有的点都处理完成，实现对三维点云的分割。


7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在所述步骤S40中，选择FPFH描述子对点云聚类进行特征描述...

【专利技术属性】
技术研发人员：李帅帅，赵国瑞，任怀伟，马英，杜毅博，韩哲，周杰，文治国，庞义辉，杜明，
申请(专利权)人：中煤科工开采研究院有限公司，天地科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：北京;11