矿山采空区测量方法、装置、无人机及可读存储介质制造方法及图纸

本发明专利技术提出本申请的矿山采空区测量方法、装置、无人机及可读存储介质，对于无人机搭载激光采空区测量技术进行改进，通过比较灰度图像点位的距离排除明显的浮尘干扰，通过灰度对齐方式将多张激光采集数据进行数据汇总以获取完成的激光测量数据。通过本申请，降低了无人机激光测量过程中气流粉尘干扰，实现全部无人机采集作业，提高采集工作的安全性。此外，本申请成本低，可以在原有无人机激光采集设备上根据激光测量仪采集能力增加对应的同轴相机即可，硬件层面改进较小，成本低，便于推广。便于推广。便于推广。

【技术实现步骤摘要】
矿山采空区测量方法、装置、无人机及可读存储介质


[0001]本专利技术涉及测量
，尤其是涉及一种矿山采空区测量方法、装置、无人机及可读存储介质。

技术介绍

[0002]现有的矿山采空区测量中，激光测量仪器对采空区的测量具有精度高、速度快、方便建模等优势，是目前常用也是主流的采空区测量手段。随着无人机技术的发展，现有采空区尤其是长时间没有探查的采空区，为了安全已经开始测试无人机配合激光测量仪进行数据采集测量。
[0003]但是，无人机载矿山采空区扫描过程中虽然可以实现安全测量，但由于无人机飞行过程桨叶的急速转动，在无人机下方产生大量的悬浮粉尘，导致无人机下搭载的激光头扫描数据中出现大量杂点影响建模精度。因此在实际使用中纯无人机矿山采空区测量技术并不被信任，仍需要人工进行辅助测量，虽然减少了人工时间成本 ，但相对于纯人工测量采集在总花费时间上存在劣势，未能推广使用。
[0004]技术人员在研发过程中对相关文献和专利资料进行技术调研，如CN115713599A一种地下采煤矿山精确监测防治方法，方案理论可行但在不解决采集精度的基础上，建模精度也存在问题；CN111335953A一种金属矿的安全监测系统及方法，能够获取采空区路径形状但无法实现测量，另外GPS在井下信号经常不能正常使用；CN110147714A基于无人机的煤矿采空区裂缝识别方法及检测系统，采用红外图像方式在测量缝隙大小形状上具有优势，对于精确测距建模尚有缺陷。
[0005]因此，亟待解决无人机激光测量过程中存在的气流粉尘干扰，提高测量精度以推动无人机矿山采空区的实际应用。

技术实现思路

[0006]为了弥补上述缺陷，本专利技术提出一种矿山采空区测量方法、装置、无人机及可读存储介质。
[0007]其方法技术方案包括：一种矿山采空区测量方法，包括：（1）由无人机同时获取采空区域的灰度图像和激光测量数据集；（2）将激光测量数据集转换为位置
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距离点阵图，将位置
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距离点阵图代入灰度图像，生成采空区域的位置
‑
距离
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灰度矩阵；（3）根据预设的去噪算法f及去噪阈值，对矩阵进行去噪，将噪点点位置以空白点代替，获取综合矩阵P1；（4）由无人机以同角度、同高度、同位置再次采集采空区域的灰度图像与激光测量数据集，并重复上述步骤（2）、（3），获取综合矩阵P2；（5）按照综合矩阵P1与综合矩阵P2的点位灰度规律，将综合矩阵P1与综合矩阵P2进行位置对齐；
（6）用综合矩阵P1对应数据补充综合矩阵P2的空白点数据，用综合矩阵P2对应数据补充综合矩阵P1空白点数据；（7）计算综合矩阵P1与综合矩阵P2各个点位的距离差值是否在有效阈值内，若是则记录为有效点位，若否则记录为无效点位；（8）若所有点位都为有效点位，则根据有效点位信息生成测量数据集输出；若存在无效点位，则根据所有有效点位生成新综合矩阵P1，并在新综合矩阵P1基础上重复步骤（4）
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（7）。
[0008]进一步的，无人机通过同向的摄像模块和激光测量模块获取灰度图像和激光测量数据集。
[0009]进一步的，灰度图像和激光测量数据集采集中心点一致，灰度图像采集范围大于激光测量数据集采集范围。
[0010]进一步的，所述去噪算法f为差值比较法，即计算位置
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距离
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灰度矩阵中每一点位的距离数据、灰度数据与周围点位距离数据、灰度数据的差值是否在去噪阈值内，若是则保留，若否则记为噪点变为空白点位。
[0011]进一步的，所述将综合矩阵P1与综合矩阵P2进行对齐过程包括，提取综合矩阵P1特定区域的点位灰度规律并与综合矩阵P2对应区域有相应灰度规律的点位进行对齐。
[0012]进一步的，提取所述综合矩阵P1特定区域的点位灰度规律并与综合矩阵P2对应区域有相应规律的点位进行对齐过程包括：提取所述综合矩阵P1中心区域N*N个（N≥3）点位灰度数据集p1，获取该区域灰度最大值点位、灰度最小值点位以及灰度中间值点位，获取所述三个点位各自距离、各自的灰度差值；提取所述综合矩阵P2中心区域3N*3N个点位灰度数据集p2，从灰度数据集p2选取具有相应距离和相应灰度差值的三个点位作为三个对齐点；将所述灰度数据集p1中的灰度最大值点位、灰度最小值点位以及灰度中间值点位分别与对应的对齐点对齐，实现综合矩阵P1与综合矩阵P2的对齐。
[0013]一种装置，所述装置包括同轴设置的图像采集模块和激光测量模块，用于上述矿山采空区测量方法中的图像采集和激光测量。
[0014]一种无人机，所述无人机搭载上述的装置进行矿山采空区测量，所述无人机为旋翼下置的多旋翼无人机。
[0015]一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质包括存储的计算机程序，其中，在所述计算机程序运行时控制所述计算机可读存储介质所在设备执行如上述的矿山采空区测量方法。
[0016]本申请的矿山采空区测量方法、装置、无人机及可读存储介质，对于无人机搭载激光采空区测量技术进行改进，通过比较灰度图像点位的距离排除明显的浮尘干扰，通过灰度对齐方式将多张激光采集数据进行数据汇总以获取完成的激光测量数据。
[0017]通过本申请，降低了无人机激光测量过程中气流粉尘干扰，实现全部无人机采集作业，提高采集工作的安全性。此外，本申请成本低，可以在原有无人机激光采集设备上根据激光测量仪采集能力增加对应的同轴相机即可，硬件层面改进较小，成本低，便于推广。
附图说明
[0018]图1为本专利技术方法的一种实施方式的流程示意图；图2为本申请去噪过程中数据采集一种实施例的示意图；图3为本申请对齐过程中综合矩阵P1取点的一种实施例的示意图；图4为图3实施例基础上综合矩阵P2取点的一种实施例的示意图.
具体实施方式
[0019]下面将结合附图对本专利技术的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。
[0020]在本专利技术的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本专利技术和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本专利技术的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
[0021]在本专利技术的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种矿山采空区测量方法，其特征在于，包括：（1）由无人机同时获取采空区域的灰度图像和激光测量数据集；（2）将激光测量数据集转换为位置
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距离点阵图，将位置
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距离点阵图代入灰度图像，生成采空区域的位置
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距离
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灰度矩阵；（3）根据预设的去噪算法f及去噪阈值，对矩阵进行去噪，将噪点点位置以空白点代替，获取综合矩阵P1；（4）由无人机以同角度、同高度、同位置再次采集采空区域的灰度图像与激光测量数据集，并重复上述步骤（2）、（3），获取综合矩阵P2；（5）按照综合矩阵P1与综合矩阵P2的点位灰度规律，将综合矩阵P1与综合矩阵P2进行位置对齐；（6）用综合矩阵P1对应数据补充综合矩阵P2的空白点数据，用综合矩阵P2对应数据补充综合矩阵P1空白点数据；（7）计算综合矩阵P1与综合矩阵P2各个点位的距离差值是否在有效阈值内，若是则记录为有效点位，若否则记录为无效点位；（8）若所有点位都为有效点位，则根据有效点位信息生成测量数据集输出；若存在无效点位，则根据所有有效点位生成新综合矩阵P1，并在新综合矩阵P1基础上重复步骤（4）
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（7）。2.根据权利要求1所述的矿山采空区测量方法，其特征在于，无人机通过同向的摄像模块和激光测量模块获取灰度图像和激光测量数据集。3.根据权利要求2所述的矿山采空区测量方法，其特征在于，灰度图像和激光测量数据集采集中心点一致，灰度图像采集范围大于激光测量数据集采集范围。4.根据权利要求1所述的矿山采空区测量方法，其特征在于，所述去噪算法f为差值比较法，即计算位置
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【专利技术属性】
技术研发人员：甄宗来，张孝平，蒋智孚，刘建业，杨博，陈军杰，施海亭，李长军，
申请(专利权)人：天河道云北京科技有限公司，
类型：发明
国别省市：