[发明专利]基于多图像序列的井下液压支架组位姿及直线度测量方法

摘要

本发明公开了基于多图像序列的井下液压支架组位姿及直线度测量方法，包括以下步骤：在每个液压支架相同位置安置方形定位标识，并通过摄像机采集液压支架图像，得到目标图像；对采集得到的目标图像进行预处理，提取预处理后图像中的定位标识；对每个定位标识进行边缘直线拟合，得到每个定位标识的四个顶点坐标；计算每个定位标识的法向量，通过法向量确定每个液压支架的位姿；再通过定位标识与刮板之间的关系计算液压支架组的直线度。本发明利用视觉技术测量液压支架的位姿，能够自动检测出每架液压支架的位姿，为煤矿井下液压支架的自动调制和综采工作面的自动化智能化提供了必要的技术支持，保障工作面的安全运行，减少了人员的劳动强度。

主权项

1.基于多图像序列的井下液压支架组位姿测量方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤一：在液压支架上安装方形定位标识板，通过摄像机采集液压支架图像，得到目标图像；步骤二：对采集得到的目标图像进行降噪处理，提取降噪处理后图像中的定位标识；步骤三：利用感受野细胞模型对定位标识进行边缘直线拟合，得到定位标识的四个顶点坐标，具体步骤为：步骤3.1：对定位标识按照设定的中心间距和大小分布感受野，采用(r*2+1)*(r*2+1)的掩模，r为感受野细胞半径，掩模中心与感受野细胞中心重合；步骤3.2：利用梯度算子计算每个感受野掩模梯度方向，通过掩模梯度方向对每个感受野方向进行定性判断，从而分别划分出定位标识的上边缘、下边缘、左边缘和右边缘上分布的感受野细胞；步骤3.3：利用感受野模型，计算上边缘方向各个感受野的响应值，根据单个感受野内像素点形成的对比边缘位置与感受野中心距离的关系，确定每个感受野中心到感受野内对比边缘的距离，然后利用带约束的最小二乘法模型拟合出标识板上边缘所在的直线；步骤3.4：重复步骤3.3，分别对定位标识的下边缘、左边缘、右边缘所在直线进行拟合；步骤3.5：根据拟合的上边缘、下边缘、左边缘和右边缘四条直线方程，得到定位标识的四个顶点坐标；步骤四：根据步骤三得到的定位标识的四个顶点坐标，计算定位标识的法向量；然后通过式(1)计算得到定位标识的位姿，即液压支架的位姿；其中，为定位标识的单位法向量，θ_k表示光心坐标轴形成的第k个平面与定位标识平面的夹角，k＝1,2,3，θ₁为定位标识的俯仰角，θ₂为定位标识的偏转角，θ₃为定位标识的横滚角，