本发明实施例涉及矿坑修复技术领域，具体涉及废旧矿坑勘探三维成像技术。
背景技术：
在煤炭和各种矿产资源的开采过程中，会产生大大小小的矿坑，而这些矿坑如果不能进行及时的回填，在降雨后会产生蓄水，由于蓄水可能带来塌方、渗水等多种自然灾害，不仅破坏了原有的地质风貌，而且还可能危及人身和财产安全。
为解决上述矿坑产生的问题，人们开始研究对矿坑进行回填，特别是地下矿坑。但由于矿坑的体积较大，难以应用传统的测量方法对矿坑的大小进行准确测量，从而不能准确估测出应用回填填料的数量，给工程预算带来麻烦。往往需要多采购回填填料用于矿坑的回填，但是如果出现过量，则需要退回或需要找地方进行堆放，影响回填的效果。
因此，如何提供一种三维成像方法，用于解决不能准确估测出矿坑的形状和用料数量的问题，是本领域技术人员亟待解决的技术问题。
技术实现要素：
为此，本发明实施例提供废旧矿坑勘探三维成像技术，以解决现有技术中由于缺少准确测定方法而导致的不能准确确定矿坑回填材料用量的问题。
为了实现上述目的，本发明实施例提供如下技术方案：
根据本发明实施例，提供废旧矿坑勘探三维成像技术，包括以下步骤：
步骤1：测量无人机进入废旧矿坑内，并沿坑道向前移动；
步骤2：测量无人机左右两侧对称装备第一激光测距装置，测得无人机距离矿坑左侧距离为a1，测得无人机距离矿坑右侧距离为a2；测量无人机上下两端对称装备第二激光测距装置，测得无人机距离矿坑下底面距离为b1，测得无人机距离矿坑顶面距离为b2；
步骤3：无人机控制系统接收距离a1和a2值，并比较a1和a2值的大小，无人机控制系统根据a1和a2值比较大小调整无人机飞行姿态；
步骤4：无人机控制系统接收距离b1和b2值，并比较b1和b2值的大小，无人机控制系统根据b1和b2值比较大小调整无人机飞行姿态；
步骤5：设置在无人机尾部的三维扫描仪，以无人机行进方向为轴旋转扫描，并将扫描图像传送给建模装置，建模装置建立矿坑的三维图像。
进一步地，步骤3中，当距离值a1和a2相同时，则无人机控制系统并不对无人机的左右飞行姿态进行调整；
当距离值a1和a2不相同时，则无人机控制系统控制无人机朝向较大值一侧偏移，直至距离值a1和a2相同。
进一步地，步骤4中，当距离值b1和b2相同时，则无人机控制系统并不对无人机的上下飞行姿态进行调整；
当距离值b1和b2不相同时，则无人机控制系统控制无人机朝向较大值一侧偏移，直至距离值b1和b2相同。
进一步地，无人机按照调整后的飞行姿态向前移动，形成一个飞行轴线，飞行轴线距离矿坑左右两侧距离相同，同样的，飞行轴线距离矿坑上下距离相同。
进一步地，所述三维扫描仪以飞行轴线为中心轴线进行周向扫描，形成矿坑的三维扫描图像。
进一步地，所述无人机在矿坑内坑道移动速度为3-8cm/s。
进一步地，无人机前端还设置第三激光测距装置，用于测量无人机距离前方的距离值c。
进一步地，当c值小于2m时，无人机停止向前移动并悬停。
本发明实施例具有如下优点：
通过无人机在矿坑内移动飞行，并实时调整飞行姿态，使得无人机始终按照矿坑坑道的截面中心向前飞行，通过设置在无人机上的三维扫描仪对矿坑形状进行扫描，并将扫描信息传送给建模装置，建模装置通过建模过程绘制矿坑的三维图像。通过无人机飞行过程中对飞行姿态的调整，使得飞行始终按照矿坑的中心轴线移动，保证了三维扫描仪的扫描的准确性，提高了成效效果。通过本发明的方法能够准确建立起矿坑的三维图像，通过矿坑的三维图像确定回填填料的用量等，提高矿坑回填工程的预算准确性。
具体实施方式
以下由特定的具体实施例说明本发明的实施方式，熟悉此技术的人士可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点及功效，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
根据本发明实施例，提供废旧矿坑勘探三维成像技术，包括以下步骤：
步骤1：测量无人机进入废旧矿坑内，并沿坑道向前移动，此过程中，无人机需要人工运送到废旧矿坑内，并且需要设定相关参数后，无人机按照预定程序进行飞行。
步骤2：测量无人机左右两侧对称装备第一激光测距装置，测得无人机距离矿坑左侧距离为a1，测得无人机距离矿坑右侧距离为a2；测量无人机上下两端对称装备第二激光测距装置，测得无人机距离矿坑下底面距离为b1，测得无人机距离矿坑顶面距离为b2；
步骤3：无人机控制系统接收距离a1和a2值，并比较a1和a2值的大小，无人机控制系统根据a1和a2值比较大小调整无人机飞行姿态；进一步地，此步骤中，当距离值a1和a2相同时，则无人机控制系统并不对无人机的左右飞行姿态进行调整；当距离值a1和a2不相同时，则无人机控制系统控制无人机朝向较大值一侧偏移，直至距离值a1和a2相同。使得无人机飞行过程中，距离坑道的左右两侧距离相同，一方面能够避免无人机与坑道相撞，另一方面能够方便三维扫描仪对坑道进行扫描，建立准确的三维图像。
步骤4：无人机控制系统接收距离b1和b2值，并比较b1和b2值的大小，无人机控制系统根据b1和b2值比较大小调整无人机飞行姿态；进一步地，此步骤中，当距离值b1和b2相同时，则无人机控制系统并不对无人机的上下飞行姿态进行调整；当距离值b1和b2不相同时，则无人机控制系统控制无人机朝向较大值一侧偏移，直至距离值b1和b2相同。使得无人机飞行过程中，距离坑道的上下两端面距离相同，一方面能够避免无人机与坑道相撞，另一方面能够方便三维扫描仪对坑道进行扫描，建立准确的三维图像。
步骤5：设置在无人机尾部的三维扫描仪，以无人机行进方向为轴旋转扫描，并将扫描图像传送给建模装置，建模装置建立矿坑的三维图像。
进一步地，无人机按照调整后的飞行姿态向前移动，形成一个飞行轴线，飞行轴线距离矿坑左右两侧距离相同，同样的，飞行轴线距离矿坑上下距离相同。
进一步地，所述三维扫描仪以飞行轴线为中心轴线进行周向扫描，形成矿坑的三维扫描图像。
进一步地，所述无人机在矿坑内坑道移动速度为3-8cm/s。
进一步地，无人机前端还设置第三激光测距装置，用于测量无人机距离前方的距离值c。
进一步地，当c值小于2m时，无人机停止向前移动并悬停。
实施例1
根据本发明实施例，提供废旧矿坑勘探三维成像技术，具体用于测量陕西榆林地区一个采煤地下矿坑，矿坑底部距离地面320m，坑道宽度在5-6m，长度约500m。具体包括以下步骤：
步骤1：测量无人机进入废旧矿坑内，并沿坑道向前移动，此过程中，无人机需要人工运送到废旧矿坑内，并且需要设定相关参数后，无人机按照预定程序进行飞行。
步骤2：测量无人机左右两侧对称装备第一激光测距装置，测得无人机距离矿坑左侧距离为a1，测得无人机距离矿坑右侧距离为a2；测量无人机上下两端对称装备第二激光测距装置，测得无人机距离矿坑下底面距离为b1，测得无人机距离矿坑顶面距离为b2；
步骤3：无人机控制系统接收距离a1和a2值，并比较a1和a2值的大小，无人机控制系统根据a1和a2值比较大小调整无人机飞行姿态；进一步地，此步骤中，当距离值a1和a2相同时，则无人机控制系统并不对无人机的左右飞行姿态进行调整；当距离值a1和a2不相同时，则无人机控制系统控制无人机朝向较大值一侧偏移，直至距离值a1和a2相同。使得无人机飞行过程中，距离坑道的左右两侧距离相同，一方面能够避免无人机与坑道相撞，另一方面能够方便三维扫描仪对坑道进行扫描，建立准确的三维图像。
步骤4：无人机控制系统接收距离b1和b2值，并比较b1和b2值的大小，无人机控制系统根据b1和b2值比较大小调整无人机飞行姿态；进一步地，此步骤中，当距离值b1和b2相同时，则无人机控制系统并不对无人机的上下飞行姿态进行调整；当距离值b1和b2不相同时，则无人机控制系统控制无人机朝向较大值一侧偏移，直至距离值b1和b2相同。使得无人机飞行过程中，距离坑道的上下两端面距离相同，一方面能够避免无人机与坑道相撞，另一方面能够方便三维扫描仪对坑道进行扫描，建立准确的三维图像。
步骤5：设置在无人机尾部的三维扫描仪，以无人机行进方向为轴旋转扫描，并将扫描图像传送给建模装置，建模装置建立矿坑的三维图像。
进一步地，无人机按照调整后的飞行姿态向前移动，形成一个飞行轴线，飞行轴线距离矿坑左右两侧距离相同，同样的，飞行轴线距离矿坑上下距离相同。
进一步地，所述三维扫描仪以飞行轴线为中心轴线进行周向扫描，形成矿坑的三维扫描图像。
进一步地，所述无人机在矿坑内坑道移动速度为5-8cm/s。
进一步地，无人机前端还设置第三激光测距装置，用于测量无人机距离前方的距离值c。
进一步地，当c值小于2m时，无人机停止向前移动并悬停。
此测量过程共计用时2小时15分钟，测量过程中将三维扫描仪扫描图像传送给建模装置，随即实现了矿坑的三维成像，速度快，准确率高。
实施例2
根据本发明实施例，提供废旧矿坑勘探三维成像技术，具体用于测量陕西榆林地区另一个采煤地下矿坑，矿坑底部距离地面120m，坑道宽度在5-6m，长度约350m。包括以下步骤：
步骤1：测量无人机进入废旧矿坑内，并沿坑道向前移动，此过程中，无人机需要人工运送到废旧矿坑内，并且需要设定相关参数后，无人机按照预定程序进行飞行。
步骤2：测量无人机左右两侧对称装备第一激光测距装置，测得无人机距离矿坑左侧距离为a1，测得无人机距离矿坑右侧距离为a2；测量无人机上下两端对称装备第二激光测距装置，测得无人机距离矿坑下底面距离为b1，测得无人机距离矿坑顶面距离为b2；
步骤3：无人机控制系统接收距离a1和a2值，并比较a1和a2值的大小，无人机控制系统根据a1和a2值比较大小调整无人机飞行姿态；进一步地，此步骤中，当距离值a1和a2相同时，则无人机控制系统并不对无人机的左右飞行姿态进行调整；当距离值a1和a2不相同时，则无人机控制系统控制无人机朝向较大值一侧偏移，直至距离值a1和a2相同。使得无人机飞行过程中，距离坑道的左右两侧距离相同，一方面能够避免无人机与坑道相撞，另一方面能够方便三维扫描仪对坑道进行扫描，建立准确的三维图像。
步骤4：无人机控制系统接收距离b1和b2值，并比较b1和b2值的大小，无人机控制系统根据b1和b2值比较大小调整无人机飞行姿态；进一步地，此步骤中，当距离值b1和b2相同时，则无人机控制系统并不对无人机的上下飞行姿态进行调整；当距离值b1和b2不相同时，则无人机控制系统控制无人机朝向较大值一侧偏移，直至距离值b1和b2相同。使得无人机飞行过程中，距离坑道的上下两端面距离相同，一方面能够避免无人机与坑道相撞，另一方面能够方便三维扫描仪对坑道进行扫描，建立准确的三维图像。
步骤5：设置在无人机尾部的三维扫描仪，以无人机行进方向为轴旋转扫描，并将扫描图像传送给建模装置，建模装置建立矿坑的三维图像。
进一步地，无人机按照调整后的飞行姿态向前移动，形成一个飞行轴线，飞行轴线距离矿坑左右两侧距离相同，同样的，飞行轴线距离矿坑上下距离相同。
进一步地，所述三维扫描仪以飞行轴线为中心轴线进行周向扫描，形成矿坑的三维扫描图像。
进一步地，所述无人机在矿坑内坑道移动速度为3-5cm/s。
进一步地，无人机前端还设置第三激光测距装置，用于测量无人机距离前方的距离值c。
进一步地，当c值小于2m时，无人机停止向前移动并悬停。
本测量过程共计3小时20分钟，测量过程中将三维扫描仪扫描图像传送给建模装置，随即实现了矿坑的三维成像。此次测量过程调低了无人机的行进速度，进一步提高了三维成像的准确率。并对随机位点进行实地测量，准确率在98％以上。
本发明实施例具有如下优点：
通过无人机在矿坑内移动飞行，并实时调整飞行姿态，使得无人机始终按照矿坑坑道的截面中心向前飞行，通过设置在无人机上的三维扫描仪对矿坑形状进行扫描，并将扫描信息传送给建模装置，建模装置通过建模过程绘制矿坑的三维图像。通过无人机飞行过程中对飞行姿态的调整，使得飞行始终按照矿坑的中心轴线移动，保证了三维扫描仪的扫描的准确性，提高了成效效果。通过本发明的方法能够准确建立起矿坑的三维图像，通过矿坑的三维图像确定回填填料的用量等，提高矿坑回填工程的预算准确性。
虽然，上文中已经用一般性说明及具体实施例对本发明作了详尽的描述，但在本发明基础上，可以对之作一些修改或改进，这对本领域技术人员而言是显而易见的。因此，在不偏离本发明精神的基础上所做的这些修改或改进，均属于本发明要求保护的范围。