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龙图腾网获悉兖矿能源集团股份有限公司;山东科技大学申请的专利基于全息数据的立井井筒病害检测方法获国家发明授权专利权，本发明授权专利权由国家知识产权局授予，授权公告号为：CN117345201B 。

龙图腾网通过国家知识产权局官网在2026-04-03发布的发明授权授权公告中获悉：该发明授权的专利申请号/专利号为：202311277580.4，技术领域涉及：E21B47/00；该发明授权基于全息数据的立井井筒病害检测方法是由张照允;王冬;刁洪革;谢华东;孔祥玉;刘峰建;李萍;张晨;王一凡;赵连涛;高中祥设计研发完成，并于2023-09-28向国家知识产权局提交的专利申请。

本基于全息数据的立井井筒病害检测方法在说明书摘要公布了：本发明涉及一种基于全息数据的立井井筒病害检测方法。现有无法检测井筒内壁水、脱落、泛碱等表面病害的缺陷，为此，本基于全息数据的立井井筒病害检测方法，包括下述步骤：1利用惯性测量单元和激光扫描仪对井筒进行检测；2点云滤波处理；3分段拟合中轴线：4基于已知中轴线里程位置和断面宽度截取断面，完成井筒断面拟合，得到三维井筒模型；5依据三维井筒模型中井壁的点云数据转化为灰度图；6依据三维井筒模型灰度图像，进行井筒块状病害识别。本发明基于全息数据的立井井筒病害检测方法适合检测煤矿立井井筒病害。

本发明授权基于全息数据的立井井筒病害检测方法在权利要求书中公布了：1.一种基于全息数据的立井井筒病害检测方法，包括下述步骤： 1利用惯性测量单元和激光扫描仪对井筒进行检测，获取高精度的POS数据和点云数据，POS数据提供井筒的实时位姿，点云数据体现井筒的三维立体模型，将POS数据与点云数据融合得到井筒原始激光散点在各个方向上的空间坐标信息，通过坐标转换得出以当地水平坐标系为基准的三维坐标信息； 2采用RANSAC算法中的圆柱体模型的原理进行点云滤波处理，井筒数学模型公式表示为： 式中，为目标物中轴线L上一点，r为目标物的半径，为与中轴线L平行的非零向量， 该提取方法的精度取决于边缘点集的数量，在投影前进行坐标转换，使井筒的延伸方向沿坐标轴方向，从而使边缘点集的数量增多，坐标转换公式为： 其中，为：式中，为坐标系之间的转换角； 3分段拟合中轴线：将每个分割好的曲线段视为直线，对于每个曲线段都有与其相对应的法平面，这两个相互垂直法平面的交线即为中轴线，然后对交线上的空间离散点进行叠加，得到井筒点云的中轴线，拟合算法的具体流程如下： ①.坐标转换：在进行点云投影前，调整井筒延伸的方向，使得井筒的延伸方向沿坐标轴的方向； ②.点云投影：将井筒的点云分别投影至XOZ平面和YOZ平面； ③.提取投影面两侧的边缘点集，用二次连续函数进行拟合： ④.投影平面上边缘点按极大值搜索得到边缘点集A，计算点集A中任意点云的法向空间向量，此向量与下边界线形成交点，得到边缘点集B，通过求取点集A与点集B的均值得到中点集C1；同理，将下边缘点集B按照上述流程求取中点集C2，最终以中点集C1和中点集C2均值提取中轴线上的点， ⑤.求取正交于井筒XOZ投影平面的法平面P和正交于井筒YOZ投影平面的法平面P'，平面P和平面P'的交线即为井筒的中轴线，多个离散点累加形成的曲线即为拟合中轴线， 4基于已知中轴线里程位置和断面宽度截取断面，完成井筒断面拟合，得到三维井筒模型； 将井壁的点云数据沿中轴线的方向按一定厚度进行截取，投影到垂直于中轴线的平面上，然后利用最小二乘法进行断面拟合，对井筒进行圆度分析， 5依据三维井筒模型中井壁的点云数据转化为灰度图 将井壁的点云数据经断面提取、点云投影、图像灰度化、里程改正四步转换为灰度图，在转换的过程中为RGB分配不同的权值，并计算结果；然后将加权后的均值作灰度化的结果，按下式权重对输入的图像信号进行灰度化，并且在三维点云投影到二维平面后，根据点云的反射强度值赋予相应的灰度值，再对其进行栅格化处理，一个网格为图像中的一个像素，每个像素点的灰度值则由点云强度确定， 6依据三维井筒模型灰度图像，进行井筒块状病害识别 然后基于连通域算法对井筒灰度图像进行处理，获取图像中连通域的个数，即渗漏水区域的数量，连通域算法用于统计被标记的区域的一系列属性，其基本属性信息包括不同编号区域的像素个数，每个编号区域的形心坐标，以及计算每个区域的最小包围圆，最后将最小包围圆导入到灰度图像中，能够做到井壁渗漏水自动检测的可视化，直观地获取井壁渗漏水的空间分布位置， 同时为进行渗水、脱落、泛碱病害类型自动判别，根据病害特征，提出一种结合平均灰度值、连通区域面积和移动窗口连通子块数量的判别方法，首先设定平均灰度值最小阈值和连通区域面积最小阈值，然后构造一个结构圆作为移动窗口，结构圆在图像中自左而右、自上而下平行移动，遍历整个灰度图像区域，在结构圆移动的每个位置，计算被结构圆包围的连通区域数量，根据井筒病害图像统计经验数据，选定平均灰度最小阈值为30，连通面积最小阈值为50，渗水、脱落、泛碱的几何语义描述如下： a.如果灰度值小于40，连通区域面积大于0.15平方米，则认为该病害为渗水区域； b.如果灰度值大于130，连通区域面积大于0.05平方米，则认为该病害为泛碱区域； c.如果灰度值大于130，连通区域面积小于0.05平方米，且移动窗口内连通子块数量小于10，则认为该病害为泛碱区域； d.如果灰度值大于130，连通区域面积小于0.05平方米，且移动窗口内连通子块数量大于10，则认为该病害为脱落区域。

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