[发明专利]一种综采工作面的定位方法及系统

说明书

本发明公开一种综采工作面的定位方法及定位系统，其中，该定位方法包括：获取标靶图像在绝对坐标系下的绝对坐标；若深度摄像装置采集到其中一组标靶的标靶图像，则确定标靶图像在深度摄像装置坐标系下的相机坐标；根据标靶图像的绝对坐标与相机坐标确定深度摄像装置的绝对坐标；若深度摄像装置没有采集到标靶图像时，控制追踪摄像装置开启，根据所述追踪摄像装置开启时刻深度摄像装置坐标系与绝对坐标系之间的转换矩阵以及追踪摄像装置坐标系与深度摄像装置坐标系之间的转换矩阵获得追踪摄像装置相对绝对坐标系的绝对坐标。本发明解决了现有技术中在无GPS信号时无法获得目标物的连续高精度的三维定位坐标的问题。

技术领域

本发明涉及计算机视觉领域和自主导航领域，特别是涉及一种综采工作面的定位方法及系统。

背景技术

随着国家对煤矿行业绿色开采、高效生产、安全第一的强烈要求，煤矿井下综采自动化不断普及，如何实现无人化、智能化开采变得极为重要，其中井下关键目标的自主定位是实现井下无人化、智能化开采的关键基础技术之一。然而目前针对井下目标高精度定位技术相对落后，具体表现在：(1)由于煤矿井下环境特殊性，导致无法采用GPS进行辅助定位校准，因此很多基于惯性导航的成熟地面定位技术方案(大多基于惯性导航结合GPS辅助校准)都无法直接应用于煤矿井下环境，因此目前煤矿井下尚无成熟的可长时间续航的高精度实时定位技术方案。(2)目前在井下环境所采用的定位技术大多是基于无线定位技术，该项技术在原理上无时间累积误差且在单维度空间具有较高的定位精度，但是在二维乃至三维空间内无法达到较高的定位精度，因此大多被用于对精度要求不高的区域定位场景中。

基于上述技术问题，中国专利CN公开了一种室内无源导航定位系统和方法，该系统包括深度摄像装置、惯性导航、标示符、工控机。将标示符独立张贴于墙上，深度摄像装置、惯性导航、工控机集成安装在机器人身上，利用深度摄像装置采集得到含标示符的图像数据和深度数据，通过检测标示符某三个角点的像素坐标系坐标反演得到第四个角点的像素坐标，进而得到它的相机坐标系坐标，同时第四个角点的绝对坐标系坐标可以利用数字识别技术得到。此外，利用惯性导航可以得到当前时刻机器人自身的姿态角。通过标示符的绝对坐标系坐标和相机坐标系坐标、机器人的姿态角，可以得到相机坐标系与绝对坐标系之间的转换矩阵，从而求得机器人本身所处的绝对坐标系坐标。但是，该方案具有如下技术问题：(1)该系统只有在深度摄像装置能够采集得到标示符数据时才可获得机器人的自定位信息，对于标示符检测的依赖性很大，难以获得持续性的定位信息；(2)该系统利用惯性导航设备获得机器人当前时刻的姿态角，所以惯性导航本身的精度、惯性导航与深度摄像装置之间的时间同步性均会影响自定位结果，而且随着时间的推移，惯性导航的累积误差会越来越大；(3)该系统在获得标示符的相机坐标系坐标与绝对坐标系坐标时容易引入不必要的误差干扰，数字识别技术检测图像中标示符的世界坐标容易出错。

发明内容

本发明要解决的技术问题是现有技术中在无GPS信号时无法获得目标物的连续高精度的三维定位坐标的问题。为此，本发明提出了一种能够连续高精度定位的综采工作面的定位方法及系统。

针对上述技术问题，本发明提供如下技术方案：

一种综采工作面的定位方法，其包括：综采工作面的端头设备上配置深度摄像装置以及追踪摄像装置，在综采工作面的巷道内设置若干组标靶，其中，相邻组所述标靶具有设定间距，每组所述标靶包括至少三个标靶图像；获取所述标靶图像在绝对坐标系下的绝对坐标；若所述深度摄像装置采集到其中一组所述标靶的标靶图像，则确定所述标靶图像在深度摄像装置坐标系下的相机坐标；根据所述标靶图像的所述绝对坐标与所述相机坐标确定所述深度摄像装置的绝对坐标；若所述深度摄像装置未采集到所述标靶图像时，控制所述追踪摄像装置开启，根据所述追踪摄像装置开启时刻所述深度摄像装置坐标系与绝对坐标系之间的转换矩阵以及追踪摄像装置坐标系与深度摄像装置坐标系之间的转换矩阵获得所述追踪摄像装置相对绝对坐标系的绝对坐标。