复杂采空区激光多点探测及点云拼接与精简-论文.pdf

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1、第36卷第9期北京科技大学学报V01．36No．92014年9月JournalofUniversityofScienceandTechnologyBeijingSep．2014复杂采空区激光多点探测及点云拼接与精简熊立新园，罗周全，罗贞焱，齐飞翔中南大学资源与安全工程学院，长沙410083园通信作者。E—mail：k2001133@163．eom摘要针对复杂采空区激光探测中存在探测“盲区”和点云数据分布不均的问题，研究激光多点扫描和点云数据拼接与精简方法．通过多点探测避免了单次探测“盲区”，加密了数据稀疏区．提出了基于公共坐标和

2、最小二乘法的靶标矩阵转换方法，实现了多点探测点云的拼接．统计了点云密集区的分布规律；对密集散乱点云，提出了沿Y轴方向分层剖分，层内数据以和z坐标极值分区，区内每点以值排序后依步长筛选的精简算法．大型贯通采空区验证表明：基于最／b-乘法的拼接算法最优，误差范围在0．1mm左右；数据精简率为15％25％，确保了边界三维信息的完整性．关键词采空区；拼接；精简；多点扫描；点云数据分类号TD76Pointcloudmergingandcompressionofcomplicatedgoafusingmulti-pointlaser．sca

3、nXIONGLi．xin回，LUOZhou—quan，LUOZhen—yan，QIFei—xiangSchoolofResourceandSafetyEngineering，CentralSouthUniversity，Changsha410083，China园Correspondingauthor．E—mail：k2001133@163．cornABSTRACTInviewoftheproblemsof‘blindspots’incomplicatedgoaldetectingbyusinglaserscanningandpo

4、intclouddensitydistributioninhomogeneity，thisarticleintroducedmulti—pointlaserscanandpointcloudmergingandcompression．Multi—pointscanincomplicatedgoalavoided‘blindspots’anddensifiedsparsepointcloudregions．Themergingalgorithmofpointclouddatawasputforwardbasedonacommonc

5、oordinatesystemandtheleast-squaresprincipletosolvethetargettransformationmatrix．Afterthedistil—butionruleofpointcloudconcentrationareaswasanalyzed，thescatteredpointcloudcompressionalgorithmwasproposed，inwhichthepointcloudwasdividedintoportionsalongtheYdirectionfirstl

6、y，thenintralayerdataweredividedbytheextremevaluesofand，andeachpointwassortedonthevalueandscreenedonstepk．Erroranalysisofaninstanceoflargeversedgoafshowsthatthemergingalgorithmbasedontheleast—squaresprinciplewillachievehighprecisionwithanerrorrangeofabout0．1mm．Thecomp

7、res-sionalgorithmcanachieveacompressionproportionof15％to25％andensuretheintegrityof3Dboundaryinformationatthesametime．KEYWORDSgoal；merging；compression；muhipointscan；pointclouddata激光探测技术是获取物体三维空间形态的重要MonitoringSystem．加拿大Optech公司生产)、CALS非接触式探测手段。广泛应用于逆向工程、计算机视(CavityAut

8、oScanningLaserSystem，英国Measure-觉、测绘工程、图像处理和设计类行业中[1-4]．近几mentDevicesLtd公司生产)等。获取的空区三维空年随着矿山安全生产要求提高，许多矿山企业也在间特征信息以点云数据形式供技术人员使用，探测生