本发明专利技术公开了一种针对岩体结构面识别的头盔显示方法及装置，涉及图像识别与分析领域。该方法包括：获取目标岩体图像、定位定姿数据以及外界环境光亮度信号；根据所述目标岩体图像和所述定位定姿数据建立目标岩体的精细化点云数据融合模型；根据所述精细化点云数据融合模型识别并标记出目标岩体的结构面分布信息；根据所述外界环境光亮度信号生成亮度调节信息；根据所述亮度调节信息调节所述目标岩体的结构面分布信息的显示亮度。本发明专利技术能够实现岩体结构面的快速、高精度、实时识别与分析，并将岩体结构面的分析结果在现实岩体上同步展现出来。展现出来。展现出来。
【技术实现步骤摘要】
一种针对岩体结构面识别的头盔显示方法及装置
[0001]本专利技术涉及图像识别与分析领域，尤其涉及一种针对岩体结构面识别的头盔显示方法及装置。
技术介绍
[0002]岩体结构面的识别对分析岩体结构特征、岩体变形特征等具有重大意义。在野外勘查时，如若能快速识别岩体结构面，并将识别与分析结果在现实岩体上实时展现出来，可为工作人员进行野外勘查、及时判断岩体情况提供很大便利。
[0003]现有的岩体结构面识别方法大多数是运用接触测量直接获取岩体结构面信息，或是运用非接触测量如运用无人机、三维激光扫描等方法获取岩体图像，并将这些数据导入到计算机内进行处理，最后得到所需要的岩体结构信息。公开号为CN114705682A的专利公开了一种岩体结构智能视觉探测识别成像装置，该装置将智能视觉探测仪安装在五轴机械臂上，通过智能视觉探测仪对岩体结构进行360
°
全方位探测，探测结果传输到识别成像系统中进行识别成像，可实现岩体结构多维度、高精度的识别成像。但该装置不能够实现实时地将所分析得到的结构面信息通过虚拟现实在眼前同步展现出来，也就是说，该装置无法使人眼既可以看到现实环境画面，又可以看到岩体上同步覆盖的分析得到的结构面信息情况。
技术实现思路
[0004]本专利技术的目的是提供一种针对岩体结构面识别的头盔显示方法及装置，以实现岩体结构面的快速、高精度、实时识别与分析，并将岩体结构面的分析结果在现实岩体上同步展现出来。
[0005]为实现上述目的，本专利技术提供了如下方案：
[0006]一种针对岩体结构面识别的头盔显示方法，包括：
[0007]获取目标岩体图像、定位定姿数据以及外界环境光亮度信号；所述目标岩体图像包括双目图像与点云图像；所述定位定姿数据包括空间方位数据与定位数据；
[0008]根据所述目标岩体图像和所述定位定姿数据建立目标岩体的精细化点云数据融合模型；
[0009]根据所述精细化点云数据融合模型识别并标记出目标岩体的结构面分布信息；所述目标岩体的结构面分布信息包括所述目标岩体的所有岩体结构面组及每组的优势产状列表；
[0010]根据所述外界环境光亮度信号生成亮度调节信息；
[0011]根据所述亮度调节信息调节所述目标岩体的结构面分布信息的显示亮度。
[0012]可选地，所述根据所述目标岩体图像和所述定位定姿数据建立目标岩体的精细化点云数据融合模型，具体包括：
[0013]根据所述双目图像与所述点云图像，基于SLAM技术建立目标岩体的实时三维点云
模型；
[0014]基于最近点迭代ICP算法对所述点云图像和所述实时三维点云模型进行数据融合，建立出目标岩体的精细化点云数据融合模型。
[0015]可选地，所述根据所述精细化点云数据融合模型识别并标记出目标岩体的结构面分布信息，具体包括：
[0016]基于最近点邻域搜索算法和迭代加权均拟合算法计算出点云表面法向量；
[0017]根据所述点云表面法向量计算所述目标岩体的结构面产状；所述结构面产状包括目标岩体的结构面倾向和结构面倾角；
[0018]根据所述目标岩体的结构面产状识别出所述目标岩体的所有岩体结构面组及每组的优势产状列表；
[0019]将所述目标岩体的不同岩体结构面组采用不同颜色进行标记。
[0020]可选地，所述根据所述点云表面法向量计算所述目标岩体的结构面产状，具体包括：
[0021]根据所述点云表面法向量的三个分量l、m和n，根据公式与分别计算出倾伏向θ和倾伏角δ；其中，Q为求取角度转换值；
[0022]根据所述倾伏向θ，采用公式计算所述目标岩体的结构面倾向DD；
[0023]根据所述倾伏角δ，采用公式DA＝90
°‑
δ计算所述目标岩体的结构面倾角DA。
[0024]一种针对岩体结构面识别的头盔显示装置，包括：头盔主体和外背设备；
[0025]所述头盔主体上设置有信息采集模块和显示模块；所述外背设备包括处理模块和电源；所述电源分别与所述信息采集模块、所述显示模块以及所述处理模块连接以进行供电；所述信息采集模块和所述显示模块分别与所述处理模块连接；
[0026]所述信息采集模块用于采集目标岩体图像、定位定姿数据以及外界环境光亮度信号并发送至所述处理模块；所述目标岩体图像包括双目图像与点云图像；所述定位定姿数据包括空间方位数据与定位数据；
[0027]所述处理模块包括图像处理模块、岩体结构面识别模块和信号处理模块；所述图像处理模块用于根据所述目标岩体图像和所述定位定姿数据建立目标岩体的精细化点云数据融合模型；所述岩体结构面识别模块用于根据所述精细化点云数据融合模型识别并标记出目标岩体的结构面分布信息；所述目标岩体的结构面分布信息包括所述目标岩体的所有岩体结构面组及每组的优势产状列表；所述信号处理模块用于根据所述外界环境光亮度信号生成亮度调节信息；
[0028]所述显示模块用于根据所述亮度调节信息调节所述目标岩体的结构面分布信息的显示亮度并进行显示。
[0029]可选地，所述信息采集模块包括：双目摄像头、激光雷达、惯性导航系统、GPS系统以及环境光传感器；
[0030]所述双目摄像头位于所述头盔主体两侧，用于采集目标岩体的双目图像；所述激光雷达位于所述头盔主体顶部，用于采集目标岩体的点云图像；所述惯性导航系统与所述GPS系统位于所述头盔主体的同一侧，分别与所述双目摄像头和所述激光雷达连接；所述惯性导航系统用于采集空间方位数据，所述GPS系统用于采集定位数据；所述环境光传感器位于所述头盔主体一侧，用于采集外界环境光亮度信号。
[0031]可选地，所述显示模块包括：微显示器、显示屏和光学系统；
[0032]所述微显示器和所述显示屏挂设在所述头盔主体前沿；所述微显示器分别与所述岩体结构面识别模块和所述信号处理模块连接，用于通过所述显示屏来显示所述目标岩体的结构面分布信息，并根据所述亮度调节信息调节所述目标岩体的结构面分布信息的显示亮度；所述光学系统设置于所述头盔主体的前端，分别与所述微显示器和所述显示屏连接，用于将所述目标岩体的结构面分布信息放大并投影到所述显示屏上。
[0033]可选地，所述图像处理模块，具体包括：
[0034]实时三维点云模型建立单元，用于根据所述双目图像与所述点云图像，基于SLAM技术建立目标岩体的实时三维点云模型；
[0035]精细化点云数据融合模型建立单元，用于基于最近点迭代ICP算法对所述点云图像和所述实时三维点云模型进行数据融合，建立出目标岩体的精细化点云数据融合模型。
[0036]可选地，所述岩体结构面识别模块，具体包括：
[0037]点云表面法向量计算单元，用于基于最近点邻域搜索算法和迭代加权均拟合算法计算出点云表面法向量；
[0038]结构面产状计算单元，用于根据所述点云表面法向量计算所述目标岩体的结构面产状；所述结构面产状包括目标岩体的结构面倾向和结构面本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种针对岩体结构面识别的头盔显示方法，其特征在于，包括：获取目标岩体图像、定位定姿数据以及外界环境光亮度信号；所述目标岩体图像包括双目图像与点云图像；所述定位定姿数据包括空间方位数据与定位数据；根据所述目标岩体图像和所述定位定姿数据建立目标岩体的精细化点云数据融合模型；根据所述精细化点云数据融合模型识别并标记出目标岩体的结构面分布信息；所述目标岩体的结构面分布信息包括所述目标岩体的所有岩体结构面组及每组的优势产状列表；根据所述外界环境光亮度信号生成亮度调节信息；根据所述亮度调节信息调节所述目标岩体的结构面分布信息的显示亮度。2.根据权利要求1所述的针对岩体结构面识别的头盔显示方法，其特征在于，所述根据所述目标岩体图像和所述定位定姿数据建立目标岩体的精细化点云数据融合模型，具体包括：根据所述双目图像与所述点云图像，基于SLAM技术建立目标岩体的实时三维点云模型；基于最近点迭代ICP算法对所述点云图像和所述实时三维点云模型进行数据融合，建立出目标岩体的精细化点云数据融合模型。3.根据权利要求1所述的针对岩体结构面识别的头盔显示方法，其特征在于，所述根据所述精细化点云数据融合模型识别并标记出目标岩体的结构面分布信息，具体包括：基于最近点邻域搜索算法和迭代加权均拟合算法计算出点云表面法向量；根据所述点云表面法向量计算所述目标岩体的结构面产状；所述结构面产状包括目标岩体的结构面倾向和结构面倾角；根据所述目标岩体的结构面产状识别出所述目标岩体的所有岩体结构面组及每组的优势产状列表；将所述目标岩体的不同岩体结构面组采用不同颜色进行标记。4.根据权利要求3所述的针对岩体结构面识别的头盔显示方法，其特征在于，所述根据所述点云表面法向量计算所述目标岩体的结构面产状，具体包括：根据所述点云表面法向量的三个分量l、m和n，根据公式与分别计算出倾伏向θ和倾伏角δ；其中，Q为求取角度转换值；根据所述倾伏向θ，采用公式计算所述目标岩体的结构面倾向DD；根据所述倾伏角δ，采用公式DA＝90
°‑
δ计算所述目标岩体的结构面倾角DA。5.一种针对岩体结构面识别的头盔显示装置，其特征在于，包括：头盔主体和外背设备；所述头盔主体上设置有信息采集模块和显示模块；所述外背设备包括处理模块和电源；所述电源分别与所述信息采集模块、所述显示模块以及所述处理模块连接以进行供电；
所述信息采集模块和所述显示模块分别与所述处理模块连接；所述信息采集模块用于采集目标岩体图像、定位定姿数据以及外界环境光亮度信号并发送至所述处理模块；所述目标岩体图像包括双目图像与点云图像；所述定位定姿数据包括空间方位数据与定位数据；所述处理模块包括图像处理模块、岩体结构面识别模块和信号处理模块；所述图像处理模块用于根据所述目标岩体图像和所述定位定姿数据建立目标岩体的精细化点云数据融合模型；所述岩体结构面识别模块用于根据所述精细化点云数据融合模型识别并标记出目标岩体的结构面分布信息；所述目标岩体的结构面分布信息包括所述目标岩体的所有岩体...
【专利技术属性】
技术研发人员：李博，孔德珩，程荷雨，陈国钰，
申请(专利权)人：同济大学，
类型：发明
国别省市：
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