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龙图腾网获悉中国矿业大学申请的专利一种基于点云曲率与几何特征融合的巷/隧道管线提取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：CN119850592B 。

龙图腾网通过国家知识产权局官网在2025-09-26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：202510048852.6，技术领域涉及：G06T7/00；该发明授权一种基于点云曲率与几何特征融合的巷/隧道管线提取方法是由张秋昭;谢一正;童润发;郭建业;杨有权;张开坤;段伟设计研发完成，并于2025-01-13向国家知识产权局提交的专利申请。

本一种基于点云曲率与几何特征融合的巷/隧道管线提取方法在说明书摘要公布了：一种基于点云曲率与几何特征融合的巷隧道管线提取方法，方法包括利用点云数据的局部曲率变化，结合点云法向量和空间分布特征来计算巷道内各点的曲率值；设置曲率阈值并结合聚类算法，对点云数据进行分类，识别出符合管线特征的点云区域；结合管线的几何形态和曲率特征，优化管线提取精度；将曲率特征和几何特征融合，通过基于深度学习的语义分割与标注算法，对管线进行分割和标注。本发明减少了噪声和干扰点的影响，提升了管线的识别精度，实现了对管线进行准确的分割与标注，为矿山设施的智能检测、维护和管理提供了更高效、更精准的数据支持。

本发明授权一种基于点云曲率与几何特征融合的巷/隧道管线提取方法在权利要求书中公布了：1.一种基于点云曲率与几何特征融合的巷隧道管线提取方法，其特征在于，包括如下步骤： S1、利用点云数据的局部曲率变化，结合点云法向量和空间分布特征来计算巷道内各点的曲率值； S2、设置曲率阈值并结合聚类算法，对点云数据进行分类，识别出符合管线特征的点云区域； S3、结合管线的几何形态和曲率特征，优化管线提取精度； S4、将曲率特征和几何特征融合，通过基于深度学习的语义分割与标注算法，对管线进行分割和标注； 所述S1的具体方法为：针对点云数据的局部曲率变化、点云法向量和空间分布特征的重要性不同，通过拼接方法进行多维特征融合，得到各点云数据的综合特征值，表示为： ； 其中，为法向量，为局部曲率值，为空间分布特征； 空间分布特征表现为点云之间的距离，分为管线与巷隧道内壁之间以及与管线设施之间的距离，计算方法分别如下： 管线与巷隧道内壁之间的距离表示为： ； 其中，点云中的某个点为，巷道墙壁的方程为； 管线与管线设施之间的相对距离表示为： ； 其中，为点到管线设施点的欧式距离； 所述S2的方法为：曲率阈值根据管线结构的几何特征，通过点云局部曲率计算选择曲率范围；通过聚类算法将相似的点集合为一个簇，识别出符合管线特征的点云区域，通过聚类结果，筛选出符合管线特征的簇；点云局部曲率通过PCA计算，具体计算过程如下： S2.1、在局部邻域内，使用PCA计算点云的协方差矩阵：对于点云中的每个点p，选择一个包含该点的局部邻域Np，将邻域点的坐标信息组织成矩阵X： ； 其中，是邻域内点的数量，是点云中第个点的空间坐标； S2.2、计算协方差矩阵C： ； 其中，是邻域点的均值向量； S2.3、计算协方差矩阵的特征值，对协方差矩阵C进行特征值分解，得到特征值，和： ； 其中，代表点云中的某个点或者点云中的某个样本，是对应的特征向量，代表点云在三个主方向上的主要变化；为沿着最大方差方向的方差，为沿着第二大方差方向的方差，为沿着最小方差方向的方差； S2.4、主曲率和分别对应于协方差矩阵的最小和最大特征值，其描述了点云局部表面在两个主方向上的弯曲程度： ； 高斯曲率为两个主曲率的乘积： ； 若K=0，表明该点处于一个平坦或直的区域；若K0，表示该点位于一个凸起的表面；若K0，则该点位于一个凹陷的表面； S2.5、通过聚类算法将相似的点集合为一个簇，围绕邻域计算、核心点定义、簇扩展和密度可达性进行，通过邻域半径和最小点数，算法能够自动识别和扩展簇，处理密度变化较大的复杂数据； S2.5.1、邻域计算的方法为：对于一个数据点，它的邻域定义为在给定的邻域半径内的所有点，即： ； 其中，是数据点的合集，是点云中的两个点，是点和点之间的欧几里得距离，是邻域半径，表示能够影响到的最大距离； 欧几里德距离计算公式为： ； 其中，和是三维点的坐标； S2.5.2、核心点的定义为：若点是核心点，当且仅当它的邻域中包含至少个点： ； 其中，表示点的邻域中包含的点的数量，是预设参数，表示一个点被认为是核心点所需的最小邻域点数； S2.5.3、找到核心点后，基于密度的聚类方法扩展簇，迭代地将邻域内的点加入到簇中，扩展过程通过以下公式进行： ； 其中，代表正在扩展的簇，为一个集合，包含当前已知属于某个簇的所有点；核心点的扩展继续探索其邻域并加入新的点，直到没有更多点能够加入； S2.5.4、点是密度可达的必须满足：当且仅当点是核心点或点在某个核心点的邻域内，并且从该核心点通过一系列密度可达的点连通； 点和点是密度连接的必须满足，当且仅当存在一个核心点，使得点和点都是核心点邻域内的点，并且两者通过连接起来。

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