煤田地质与勘探

作者：杨文娟, 任志腾, 张旭辉, 杜昱阳, 李长鹏, 张超, 许洁, 万继成, 雷孟宇,

关键词：激光雷达, 相机, 联合标定, 点云配准, 点云平面提取, 煤矿, 采掘工作面,

目的煤矿井下采掘工作面光照不足、粉尘干扰和点云稀疏条件下特征难以稳定提取，严重制约了井下非结构化场景特征的相机与激光雷达联合标定的精度与鲁棒性。方法针对综采工作面和掘进巷道等复杂工况，提出一种激光雷达与相机跨深度特征耦合的联合标定方法。在特征提取阶段，改进了随机抽样一致(random sample consensus，RANSAC)的多平面拟合算法，结合法向量预分簇与自适应迭代机制，实现对液压支架顶梁、掘进机外壳等几何结构高效提取；同时提出跨深度边缘融合策略，协同利用曲率不连续与平面交线特征，增强边缘结构的完整性与鲁棒性。在标定框架上，采用两阶段配准策略：粗配准通过轴向循环扰动策略快速估计初始外参，精配准则在李群空间构建点、线联合约束与非线性优化迭代，确保在煤尘干扰和复杂工况下仍能实现高精度对齐。结果和结论在Gazebo仿真平台与实际井下实验场景上对所提方法进行了验证，结果表明，该方法在无噪声时旋转误差小于0.2°、平移误差低于0.02 m，平均重投影误差不超过3.5 px，且在高噪声环境下仍保持优异稳定性，与传统方法相比，所提方法在掘进工作面与综采工作面下的平均重投影误差分别为2.89 px和3.03 px，显著优于对比方法。该方法无需依赖人工标定物，具备良好的环境适应性与稳定性，可满足煤矿井下复杂环境中多模态感知单元的高精度标定需求。

来源：2026年第2期

《煤田地质与勘探》期刊编辑部

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