基于采矿工程中边坡影像的三维自动重建系统

(本项目由鞍山集团矿业公司资助)

 

应用背景

随着矿业的高速发展，矿产资源开发规模不断加大，生产效率持续得到提高。实现露天采场的矿岩分布、采场地形变化与土场建设的高效快速的生产测量及其状态的动态监控是实际生产亟待解决的问题。

传统的测量技术的优势在于其精准性以及测量数据与明确的物理对象关联在一起，为采矿生产提供了准确的空间定位。其缺点也十分突出，即测量与观测速度慢、周期长，需要消耗大量的人力与物力。在许多复杂环境与条件下，如起伏大的地形、生产推进速度快的边坡与排土场等，难以实施快速有效的测控。

为了克服上述技术难题，我们为矿山企业开发了基于采矿工程中边坡影像的三维自动重建系统，该系统具有以下特点：

1. 可采用普通单反数码相机（像素越高，测量精度越高）；无需固定焦距，可以根据具体拍摄环境实时调整镜头焦距。
2. 相机无需提前进行任何标定，因此也就无需任何三维控制场、标定模板等。相机的内外参数信息由系统自动计算，灵活度高。
3. 图像拍摄方式无特殊约束或限制，只需手持自由拍摄即可，无需区域划分。
4. 全自动三维建模，从底层图像处理到生成最终的三维模型，全部自动实现，无需人工交互。
5. 系统处理速度快，系统处理时间随硬件配置而有所不同，对于普通双核电脑，整个系统处理的运行时间在20分钟/30幅。
6. 三维建模精度与激光扫描精度相当。

部分重建结果

      

图1 采矿边坡影像（左图）及其三为重建结果（右图）