一種基于激光掃描單線確定堆體下邊緣的方法和裝置的制造方法
【技術領域】
[0001] 本發(fā)明設及堆體掃描技術領域，具體設及一種基于激光掃描單線確定堆體下邊緣 的方法和裝置。
【背景技術】
[0002] 隨著大型儲煤基地的加速建設，需要堆儲現代化管理技術做保障，而對煤炭體積 質量的盤點又是堆儲現代化管理中的一個重要環(huán)節(jié)，迅速、準確、簡單地測量出儲煤基地煤 煤堆體的體積和質量是儲煤基地進行科學管理、經濟效益評估和存儲量評估的重要工作， 具有重要的應用價值。
[0003] 隨著激光技術的發(fā)展，為盤煤帶來了一種非接觸式的測量方式，目前常用的激光 盤煤方法主要有便攜式盤煤儀和固定式盤煤儀。便攜式盤煤儀通過設定相關的掃描參數和 移動設備來自動完成測量，同時可通過Gl^s定位更精確獲取坐標信息，建立S維模型。固定 式盤煤儀，可固定安裝在堆取料機等設備上并對固定的煤場進行快速、準確盤點。固定式盤 煤儀雖然減少了便攜式盤煤儀的人工打點操作，但卻存在不可避免的掃描盲區(qū)，無法對整 個堆場的每個煤煤均進行有效盤點。激光掃描儀在掃描煤堆的同時，不可避免的掃描到煤 堆旁邊的地面數據。在處理該些地面數據時候，有的盤煤儀通過設定激光掃描角度范圍將 只截取角度范圍內所需點云數據，該種方式適合固定式測量，要求煤堆邊緣規(guī)整易辨，但煤 堆因形狀各異，因此在設定角度范圍必須足夠大，還是會引入地面數據；有的盤煤儀則在不 去除地面數據，在形成=維激光點云后通過數字圖像處理的方式來確定煤堆的邊緣信息， 并不從激光點云本身去除無用點，用圖像處理的方法來求取堆體體積，而地面點云數據在 體積計算中不可避免的會對堆體體積計算帶來誤差。

【發(fā)明內容】

[0004] 有鑒于此，本發(fā)明提出一種基于激光掃描單線確定堆體下邊緣的方法和裝置，通 過對激光掃描單線點云數據進行一系列處理，確定目標堆體的下邊緣。
[0005] 本發(fā)明一種基于激光掃描單線確定堆體下邊緣的方法，包括：
[0006] 步驟一：獲取目標堆體的激光掃描單線上掃描點的空間坐標Pi=技。Yi，Zj，其中 Pi為第i個掃描點，i = 1，2, 3…，n ;
[0007] 步驟二；根據下式計算不：
[000引 &_=Z\,―馬
[0009] 馬=Z,-Z，、，
[0010] d. = h -//,
[0011] 其中，和為+分別為在Pi前后各取N個掃描點進行加窗處理后得到的平均值； [001引步驟；；將得到的《與闊值T進行比較，其中7；=(A/-1)/,V*/7，其中當第k個掃 描點滿足巧>7；時，將該第k個掃描點確定為本掃描單線的分界點；其中，目標堆體的所有 激光掃描單線的分界點的集合對應目標堆體的下邊緣。
[0013] 優(yōu)選地，其中N的取值范圍為10 < N < 20。
[0014] 本發(fā)明的有益效果；本發(fā)明實施例用單條掃描線點云進行邊緣檢測，由單線完成 局部檢測，結果更加準確；本發(fā)明實施例的加窗平滑處理，對單線的判決點前后加窗取平均 值，從而消除由于硬件誤差帶來的抖動誤差，保證算法處理的準確性；本發(fā)明實施例的闊值 自適應處理，針對所加窗體大小，對判決闊值進行自適應的分析處理，始終保證闊值的準確 可靠性。利用本發(fā)明能夠獲得可靠、準確的堆體下邊緣與地面的分界線，去除地面無用信 息，獲得準確的堆體信息，避免了 W往在堆體=維建模、體積和質量計算中存在的地面特征 影響。
【附圖說明】
[0015] 圖1為本發(fā)明實施例的W激光掃描儀掃描堆體的狀態(tài)示意圖。
[0016] 圖2本發(fā)明實施例的算法原理圖。
[0017] 圖3本發(fā)明實施例中進行加窗處理的算法示意圖。
[0018] 圖4本發(fā)明實施例中堆體未經加窗處理的單線掃描點Z坐標示意圖。
[0019] 圖5本發(fā)明實施例中堆體經加窗處理后的單線掃描點Z坐標示意圖。
[0020] 圖6為本發(fā)明實施例的基于激光掃描單線確定堆體下邊緣的裝置結構框圖。
【具體實施方式】
[0021] W下結合附圖W及具體實施例，對本發(fā)明的技術方案進行詳細描述。
[0022] 本發(fā)明基于激光掃描單線確定堆體下邊緣的原理為；使用激光掃描儀掃描堆體得 到堆體的激光點云，由于堆體表面輪廓變化，不同掃描點的豎直高度必然呈現由上至下遞 減的狀態(tài)，在堆體與地面交界的位置存在一個分界點，分界點W上為堆體部分，分界點W下 為地面部分，則如果能夠確定每一條掃描線的分界點，也就確定了整個堆體的下邊緣。將地 面數據全部剔除即可得到去除地面影響的堆體點云，用于堆體S維建模、體積和質量計算 等，結果準確可靠。
[0023] W下描述本發(fā)明基于激光掃描單線確定堆體下邊緣的算法原理。
[0024] 首先，利用激光掃描儀獲得堆體的激光掃描單線點云坐標。參考圖1，用激光掃描 儀掃描堆體，例如手持二維激光掃描儀圍繞煤煤行進一周，可獲得煤煤的激光點云數據，該 些點云數據是煤煤頂部到底部（包括部分地面）的若干掃描線的集合，可得一條掃描單線 上任一點P的空間坐標為Pi=技。Yi, ZJ，其中角標i表示第i個掃描點，i = 1，2, 3…，n。
[0025] 利用掃描點的空間坐標，主要是Z坐標計算中。參考圖2,對于單條掃描線上S個 相鄰掃描點Ph、Pi、P W，Z坐標分別為Zh、Zi、Z W，則有；
[0026] h_= Z H-Zi
[0027] h+= Z i-Zw (1)
[002引 di=h_-h+
[0029] 根據式（1)依次遍歷掃描單線上各個掃描點，可得到各點對應的di值。
[0030] 其中，對于地面上的點，各點高度相同，有h_= Z H-Zi= 0, h += Z i-Zw= 0,因此 地面點對應的di = h _-h+= 0 ;對于堆體上的點，相鄰點高度遞減，h _值和h +值比較接近，因 此堆體點對應的di接近于0,在理想狀態(tài)下h _= h +，則堆體點的di= h _-心=0。
[0031] 可W理解，計算得到單線上各個掃描點對應的di之后，可根據地面點對應的d i = 0 W及堆體點對應的di