(19)国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202210439870.3 (22)申请日 2022.04.25 (71)申请人 中钢集团马鞍山矿山研究总院股份 有限公司 地址 243071 安徽省马鞍山市经济技 术开 发区西塘路6 66号 (72)发明人 徐修平　聂闻　朱天强　代永新　 代碧波　周玉新　原粲茗　吴小刚　 (74)专利代理 机构 北京盛询知识产权代理有限 公司 11901 专利代理师 陈巍 (51)Int.Cl. G06T 7/00(2017.01) G06T 5/00(2006.01) G06T 5/20(2006.01)G06T 7/593(2017.01) G06T 7/33(2017.01) G06T 7/62(2017.01) G06T 7/80(2017.01) G06T 17/00(2006.01) G06V 20/10(2022.01) G06V 10/80(2022.01) G06K 9/62(2022.01) (54)发明名称 基于挂轨轨道机器人的尾矿坝表面形变巡 检方法 (57)摘要 本发明公开了一种基于挂轨轨道机器人的 尾矿坝表面形变巡检方法， 包括： 采集尾矿库坝 体表面的数据， 对所述数据进行预处理， 获得三 维监测数据； 基于所述三维监测数据进行建模， 获得三维监测模 型； 对所述三维监测模型进行处 理分析， 获得坝体形变情况。 本发明监测的主体 是整个尾矿坝的坝体， 构建的轨道环境在室外， 通过在机器人上搭载双目相机与激光雷达来进 行对整个坝体的扫描从而生 成三维点云， 进而捕 捉尾矿坝表 面的形变及其属性， 包括形变的具体 体积、 位置等信息， 实现对尾矿坝体表面形变数 据的三维监测与重构。 权利要求书2页 说明书4页 附图4页 CN 114841944 A 2022.08.02 CN 114841944 A 1.基于挂轨 轨道机器人的尾矿坝表面形变巡检方法， 其特 征在于， 包括： 采集尾矿库坝体表面的数据， 对所述数据进行 预处理， 获得三维监测数据； 基于所述 三维监测数据进行建模， 获得三维监测模型； 对所述三维监测模型进行处 理分析， 获得坝体形变情况。 2.根据权利要求1所述的基于挂轨轨道机器人的尾矿坝表面形变巡检方法， 其特征在 于， 包括： 采集所述尾矿库坝体表面的数据的过程包括， 基于轨道滑轨机器人对所述尾矿库坝体 进行数据采集， 通过所述轨道滑轨机器人 的双目相 机采集获得图像数据， 通过所述轨道滑 轨机器人的激光雷达采集获得三维点云数据。 3.根据权利要求2所述的基于挂轨轨道机器人的尾矿坝表面形变巡检方法， 其特征在 于， 包括： 所述轨道 滑轨机器人通过 搭建数据采集层， 上位机监控层， 通讯层， 控制层获得； 所述数据采集层用于采集所述图像数据和所述 三维点云数据； 所述上位机监控层用于实时查看轨道 滑轨机器人的位置信息和设备的运行状态； 所述通讯层用于与上位机进行 数据传输； 所述控制层由上位机远程控制， 用于控制设备的电机运 转。 4.根据权利要求2所述的基于挂轨轨道机器人的尾矿坝表面形变巡检方法， 其特征在 于， 包括： 对所述数据进行预处理 的过程包括， 基于超像素和智能优化方法对所述图像数据进行 去噪， 基于去 噪后的图像数据和所述三维点云数据进行数据融合处理， 获得所述三维监测 数据。 5.根据权利要求4所述的基于挂轨轨道机器人的尾矿坝表面形变巡检方法， 其特征在 于， 包括： 基于超像素和智能优化方法对所述图像数据进行去噪的过程包括， 通过高斯滤波， 采 用掩模扫描图像中的每一个像素， 用掩膜邻域内像素的加权平均灰度值替代掩膜中心像素 点的值， 获得去噪图像数据。 6.根据权利要求4所述的基于挂轨轨道机器人的尾矿坝表面形变巡检方法， 其特征在 于， 包括： 所述数据融合处理的过程包括， 基于LVI ‑SAM算法对所述 图像数据和所述三维点云数 据进行处 理， 生成经 过两相校准的尾矿库坝体的各个时刻的三维点云。 7.根据权利要求1所述的基于挂轨轨道机器人的尾矿坝表面形变巡检方法， 其特征在 于， 包括： 基于所述 三维监测数据进行建模， 获得三维监测模型的过程包括， 基于所述三维监测数据获得监测图像， 使用Sobel算子对所述监测图像进行预处理； 对 预处理后的图像进 行代价计算； 对进 行代价计算后的图像进 行动态规划， 通过立体标定、 立 体匹配获得视差图； 基于所述视差图， 得到深度图； 基于所述深度图绘制点云图； 基于所述 点云图， 构建所述 三维监测模型。 8.根据权利要求1所述的基于挂轨轨道机器人的尾矿坝表面形变巡检方法， 其特征在 于， 包括：权　利　要　求　书 1/2 页 2 CN 114841944 A 2对所述三维监测模型进行处理分析的过程包括， 将不同时刻的三维点云导入三维监测 模型进行点云对齐， 对齐后计算获得前后点云距离； 通过预设阈值进行所述前后点云距离 差异的可视化， 获得可视化结果； 计算所述三 维监测模型的面积和体积， 基于所述面积和体 积以及所述可视化结果获得 所述坝体形变情况。 9.根据权利要求8所述的基于挂轨轨道机器人的尾矿坝表面形变巡检方法， 其特征在 于， 包括： 将不同时刻的三维点云导入三维监测模型进行点云对齐的过程包括， 计算三维点云间 的倒角距离， 基于所述倒角距离对生成点云与原点云进行比较对齐。 10.根据权利要求9所述的基于挂轨轨道机器人的尾矿坝表面形变巡检方法， 其特征在 于， 包括： 基于所述倒角距离对生成点云与原点云进行比较对齐通过ICP点云配准 算法完成； 所述ICP点云配准算法的过程包括， 对所述三维点云进行预处理， 获得原始变换； 对所 述原始变换进行匹配， 获得最近点； 通过加权， 调整对应点对的权重， 剔除不合理的对应点 对； 通过计算 loss， 获得最小化 loss； 基于最小化 loss， 获得最优变换。权　利　要　求　书 2/2 页 3 CN 114841944 A 3