權利要求書： 1.一種基于礦場環境感知的堆料面預測方法，其特征在于，首先進行礦場環境感知，將堆料與墻壁進行分類，并在此基礎上完成堆料面預測，包括以下步驟：第一步，進行礦場環境感知，包括點云預處理、配準、融合、水平校準、地面與堆料上方無用點去除、聚類、分類及提??；具體如下：(1)通過電鏟實驗平臺上安裝的兩個不同位置的激光雷達掃描采集獲取兩幅礦場環境點云原始數據，命名為源點云與目標點云，對兩幅原始點云進行數據預處理；所述的數據預處理包括點云NAN點的去除與降采樣；
(2)點云配準，由初始配準與精配準兩個環節組成；
2.1)初始配準方法選用SAC?IA采樣一致性配準算法，根據給定點對間距離閾值選取有限個對應點對進行計算；初始配準需首先計算源點云與目標點云的法向量及表面曲率；搜索點云中各點的K個鄰域點，基于最小二乘的局部表面擬合方法擬合平面S，計算公式如下：式中，為平面S的法線，d為平面S到坐標原點的距離，si為各點重心值，K為鄰域點個數，argmin函數表示在目標函數最小時，獲取該函數中自變量的值；
以擬合平面S的切平面法線近似作為各點的法向量；各點的K個鄰域點的重心在擬合平面S上，同時法向量滿足范數等于1，將求解法向量的問題轉換為求解協方差矩陣P，對協方差矩陣P進行特征值分解，最小的特征值所對應的特征向量即為平面S的法向量，計算公式如下：式中，s0為平面S的重心，K為鄰域點個數；
基于上述計算得到的兩幅點云的法向量來計算FPFH特征，初始配準將基于FPFH特征進行初始剛性變換矩陣計算，其目的是為精配準提供一個初始迭代值；FPFH特征計算公式如下：式中，pq是查詢點，pk是查詢點pq的各鄰域點，WK為權重，以pq與各鄰域點之間的距離來表示，K為鄰域點個數，SPFH(pq)為查詢點pq與其鄰域點間的角度特征；
2.2)精配準選用ICP迭代最近點算法，該算法分別在兩幅點云中根據點對間距離閾值，最大迭代次數、前后兩次剛性變換矩陣最小容差重復尋找對應點對，直至找到最鄰近點(pi，qi)，計算出最優的剛性變換矩陣，使得誤差函數最??；誤差函數公式如下:式中，n為最鄰近點對的數量，pi為目標點云中的點，qi為源點云中與pi對應的最鄰近點，R為旋轉矩陣，t為平移向量；
(3)點云融合使用體素柵格法進行配準融合后點云數據量的
聲明：
“基于礦場環境感知的堆料面預測方法” 該技術專利(論文)所有權利歸屬于技術(論文)所有人。僅供學習研究，如用于商業用途，請聯系該技術所有人。
我是此專利(論文)的發明人(作者)
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編輯：中冶有色網
來源：大連理工大學
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2025年06月20日 ~ 22日 
