煤田地质与勘探

作者：顾海荣, 罗佳, 高子渝, 杨文娟, 韩帅,

关键词：大直径救援井, 三维模型重建, 深度相机, 变形检测,

大直径钻孔救援是一种有效的矿山灾害应急救援方法，通过向人员被困位置施工大直径救援井，采用提升舱将被困井下的人员通过大直径救援井安全可靠提升至地面。大直径救援井的结构参数及其变化对提升舱的通过性能具有重要影响，实时获取大直径救援井的结构参数是大直径钻孔救援科学操作与决策的基础。为了满足大直径救援井结构参数的监测需求，研制了基于双目结构光原理的Intel RealSense D435i深度相机和ROS操作系统的大直径救援井结构参数检测与三维模型重建系统。针对大直径救援井井筒纹理光滑不明显的问题，对比分析了SIFT、SURF、ORB三种图像特征点提取算法提取大直径救援井井筒图像特征点的效果；采用ICP-PNP混合算法，估计深度相机的位姿，并根据相邻帧之间的运动误差筛选关键帧，优化三维点云模型；最后基于大直径救援井提升过程模拟试验平台进行了大直径救援井三维模型的重建试验。研究结果表明：在大直径救援井井筒纹理结构不明显情况下，相同时间内SURF算法具有更好的特征点提取效果；根据相邻帧之间的运动误差筛选关键帧图像，可以稳定地构建大直径救援井三维模型；对大直径救援井三维点云模型进行截面采样，与实际井筒半径误差在2%以内；基于最小二乘圆法对大直径救援井三维点云模型的采样截面进行圆拟合，与实际井筒半径误差在0.4%以内。重建的大直径救援井三维模型能够准确地反映实际大直径救援井的结构参数，为地面应急救援提升的科学操作和决策提供了保障。

来源：2023年第5期

《煤田地质与勘探》期刊编辑部

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