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龙图腾网恭喜国网江苏省电力有限公司盐城供电分公司申请的专利一种基于双目激光扫描的地下管道三维重建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：CN117808966B 。

龙图腾网通过国家知识产权局官网在2025-03-18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：202311730031.8，技术领域涉及：G06T17/00；该发明授权一种基于双目激光扫描的地下管道三维重建方法是由冯兴明;王瀚;柏晶晶;胥峥;陆烨;郑杨;邓啸巍;丁亚杰;陈诚;吴燔;杨鑫泽;成云朋;钱程蔚;高辉设计研发完成，并于2023-12-15向国家知识产权局提交的专利申请。

本一种基于双目激光扫描的地下管道三维重建方法在说明书摘要公布了：本发明公开了一种基于双目激光扫描的地下管道三维重建方法，包括以下步骤：对机器人上的双目相机进行预标定，记录相机的内外标定参数；在机器人行进过程中，打开环形激光投射器，在管道内壁投射环形激光图案，利用标定后的双目相机采集管道内部双目图像序列并进行校正处理；采用改进steger算法分别提取双目图像中环形激光图案的中心线；对双目图像中提取的激光中心线进行立体匹配；根据双目相机标定参数，重构当前双目图像帧中激光中心线的三维圆环；利用惯性测量单元和轮式里程计推导机器人在管道内的运动轨迹，对不同图像序列帧中重构的三维圆环进行拼接，完成地下管道的整体三维重建。本发明能够解决各类狭小地下管道内的三维重建难题。

本发明授权一种基于双目激光扫描的地下管道三维重建方法在权利要求书中公布了：1.一种基于双目激光扫描的地下管道三维重建方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤S1：利用装配有双目相机、环形激光投射器、惯性测量单元和轮式里程计的管道机器人作为信息采集装置，对管道机器人的双目相机进行预先标定；步骤S2：打开管道机器人携载的环形激光投射器，将环形激光图案投射于管道内壁，同时控制管道机器人在管道中前进，获取并记录惯性测量单元数据、轮式里程计的数据、含有环形激光图案的管道内壁双目图像，并对双目图像进行校正；步骤S3：采用改进的steger算法分别提取双目图像中环形激光图案的中心线；步骤S4：对双目图像中提取的激光中心线进行立体匹配；步骤S5：根据双目相机标定参数，重构当前双目图像帧中激光中心线的三维圆环；步骤S6：重复步骤S2-S5，计算并重构机器人运动过程中每一帧双目图像中的三维圆环；步骤S7：利用惯性测量单元和轮式里程计的数据，推导机器人在管道内的运动轨迹；步骤S8：根据移动轨迹和位姿数据对重建圆环进行拼接，完成目标管道整体的三维点云重建；步骤S3包括：步骤S3-1：对获取的管道环形激光的图像进行灰度化处理，选取三个通道中对比度最高的灰度图像；步骤S3-2：对灰度图像使用基于高斯滤波和中值滤波的图像去噪操作；步骤S3-3：为了减少图像的相似部分以及突出图像的变化，继续进行图像差分操作，具体表示为：Gd＝Gf-Gb其中，Gf表示包括激光条纹的图像的灰度值，Gb表示不含激光条纹的图像的灰度值，Gd表示差分结果的灰度值；步骤S3-4：利用Canny边缘检测提取激光的边缘，然后分割以获得感兴趣区域；步骤S3-5：通过联合双边滤波对激光边缘进行平滑操作，去除毛边，提高steger算法的精度；步骤S3-6：使用steger算法分别提取双目图像环形激光中心线；步骤S7中，管道机器人采用微机电系统传感器的微惯性测量单元，机器人系统开始工作时，需要对管道机器人进行快速初始对准，获得初始姿态矩阵，加速度计在静止的几分钟对采集的加速度取平均值具体表示为： 其中，N是输出数据量，t表示采样时间，T表示采样时间间隔，ak表示k时刻的加速度值；根据加速度数据能够获得机器人的初始俯仰角θ0和横滚角φ0，具体表示为： 其中，ax、ay、az分别表示管道机器人静止时三个坐标轴的加速度值，g表示重力加速度；根据北斗定位的管道起始点坐标xstart,ystart和终点坐标xend,yend可以计算近似直线管道的初始航向角具体表示为： 根据上述所求的姿态角可以转换成为姿态初始矩阵机器人前进时姿态矩阵更新公式具体表示为： 其中，表示每次采样时的姿态矩阵，k表示采样次数，I表示单位矩阵，Δt表示采样时间，Ωk表示角速度ωk的反对称矩阵；陀螺仪测量的角速度公式具体表示为： 其中，b表示右前向上坐标系，ωb表示系统的角速度，表示地球角速度，表示机器人的角速度，ωerror表示陀螺仪的测量误差；管道机器人的速度通过安装的轮式里程计来计算，由于里程计安装在轮子上，与微惯性测量单元质心位置不一致，需要进行转换，计算公式具体表示为： 其中，vk表示最后转换的质心速度，vlk、vrk分别表示左轮和右轮的速度，R表示横截面车轮到微惯性测量单元质心的距离；根据以上能够计算机器人在管道中的移动位置，计算公式具体表示为： 其中，lk＝[xk,yk,zk]，xk、yk、zk分别表示每次采样时管道机器人沿东、北、上方向的位置坐标，表示k时刻沿右前上坐标系的移动速度，默认横向速度和垂直速度为零；利用惯性测量单元和轮式里程计的数据，获得管道机器人的位置和位姿数据，推导出机器人在管道内的运动轨迹。

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