[发明专利]一种用于钻孔爆破的缺陷圆拟合方法、装置及介质

说明书

本发明公开了一种用于钻孔爆破的缺陷圆拟合方法、装置及介质，所述方法包括以下步骤：步骤1、对缺陷圆边缘图像进行图像细化处理；步骤2、将细化后的缺陷圆边缘图像上各点坐标按照顺序存储；步骤3、计算边缘图像上各点的曲率，统计缺陷圆曲率特征，根据缺陷圆曲率统计特征，计算曲率跳变标准值；步骤4、基于曲率跳变标准值，将缺陷圆分割为多段曲线；步骤5、对分离出的多段曲线分别进行最小二乘拟合圆；步骤6、对拟合后的圆进行偏离度分析，并根据分析结果确定最合适的拟合圆。通过本方法进行拟合得到的炮孔拟合圆精度高，实现简单方便。

技术领域

本发明属于钻孔爆破领域，具体涉及一种用于钻孔爆破的缺陷圆拟合方法、装置及介质。

背景技术

目前，钻孔爆破仍是地下硬岩开采中获取矿石的主要方法。加之现代科学技术的发展、智慧矿山理念和“机械化换人、自动化减人、智能化无人”要求，实现钻孔爆破自动化具有重要的价值与意义。

在实现自动化钻孔爆破的重要一环就是自动装填乳化炸药，而为了满足自动装药炸药现场混装车的自动装药过程需要快速、精确定位上向炮孔的位置。但是由于上向炮孔具有一定的倾斜角度，采用面阵激光雷达扫描出的矿道上壁炮孔在映射至二维灰度图像中往往呈现出缺陷圆的状态，常规的最小二乘拟合圆方法在这种情况下由于圆的缺陷会对定位圆心及计算圆半径产生较大的偏差，而这种偏差对于炮孔定位会产生较大的误差。

针对上述问题，有必要提供一种缺陷圆拟合处理方法，能够针对缺陷圆进行拟合，准确定位炮孔中心位置，方便后续自动化装药操作。

发明内容

本发明的目的是提供一种用于钻孔爆破的缺陷圆拟合方法、装置及介质，通过对炮孔边缘图像进行细化处理后，利用边缘点曲率和曲率跳变标准值，对边缘进行曲线段划分，再通过对曲线拟合得到的拟合圆进行偏离度计算，最终确定拟合圆，实现精准拟合。

本发明提供的技术方案如下：

一方面，一种用于钻孔爆破的缺陷圆拟合方法，包括如下步骤：

步骤1：获取矿道上壁炮孔的缺陷圆边缘图像，并对缺陷圆边缘图像中的圆边缘进行细化处理；

步骤2：按坐标顺序依次存储细化后的缺陷圆边缘图像上的边缘点坐标；

步骤3：利用存储的边缘点坐标，计算细化处理后的各边缘点曲率，并统计缺陷圆曲率特征，获得曲率跳变标准值；

步骤4：基于曲率跳变标准值，将缺陷圆分割为多段曲线；

步骤5：利用最小二乘法，分别对步骤4得到的各段曲线进行圆拟合，并计算所有拟合圆与缺陷圆的偏离度；

步骤6：将满足像素点数比设定要求且偏离度最小的拟合圆作为矿道上壁炮孔的缺陷圆的最终拟合圆，完成对矿道上壁炮孔的缺陷圆拟合。

在本领域中，相较于传统的圆拟合算法如KASA圆拟合算法，由于圆的缺陷较大等影响，会导致精度不足，Hough随机圆变换在缺陷圆边缘像素点较多的情况下由于需要空间变换会耗时较长，并且在实际应用中，缺陷圆在图像中呈现的半径变化范围较大，这导致了Hough随机圆变换在应用过程中需要加大圆半径检测范围，这样一来耗时尤为加剧。考虑到实际应用中炮孔对精度和实时性的要求，传统的圆拟合方法不再适用本技术领域。同时，在本领域中，由于爆破环境的特殊性，以及精度要求，经过对大量的实际炮孔缺陷圆的分析，发现缺陷会对圆曲率特征的连续性带来变化，基于这种变化特征，总结出了识别造成缺陷的拐点、尖角点的方法即本发明所述的方案，以此将缺陷圆分割为正常圆弧段和缺陷段。其次，通过后续对候选圆的偏离度分析可以有效确定哪些曲线是正常圆弧段哪些是缺陷段，将正常圆弧段拟合出的拟合圆作为最终拟合圆，有效的提高了缺陷圆的拟合精准性。

进一步地，依次遍历缺陷圆边缘图像中的每个像素点，对前景像素点进行细化处理：