煤礦井下視覺定位與導航系統(tǒng)：理論、方法及應用

定　價：￥128.00

作　者：	楊文娟張旭輝
出版社：	機械工業(yè)出版社
叢編項：
標　簽：	暫缺

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ISBN：	9787111777953	出版時間：	2025-05-01	包裝：	精裝
開本：	16開	頁數(shù)：		字數(shù)：

內(nèi)容簡介

　　本書以巷道掘進施工中的精確定位、定向?qū)Ш胶统尚谓馗顬橹骶€，圍繞“防爆單目相機點線激光標靶空間定位模型”相關(guān)技術(shù)，系統(tǒng)介紹了煤礦井下特殊環(huán)境下視覺定位與導航方面的基礎(chǔ)理論、方法和應用。本書主要內(nèi)容包括礦用防爆相機成像建模與標定技術(shù)、井下特殊環(huán)境下退化圖像的清晰化重構(gòu)技術(shù)、基于單目視覺的煤礦井下掘進機精確定位與導航系統(tǒng)、基于平行激光束的懸臂式掘進機全局動態(tài)定位技術(shù)、基于三激光束的掘進機機身位姿測量技術(shù)、基于多點紅外LED的懸臂式掘進機局部動態(tài)定位技術(shù)、掘進機位姿視覺測量系統(tǒng)性能測試與工程應用、基于雙目視覺的懸臂式掘進機位姿測量方法、基于非合作標靶的井下視覺動態(tài)定位技術(shù)。本書采用二維碼集成了相關(guān)視頻（19條）和彩圖，以便讀者閱讀和理解。本書可作為機械、自動化、計算機、礦業(yè)、土建（地下空間及隧道工程）等相關(guān)行業(yè)專業(yè)技術(shù)人員的參考書，還可作為高等院校機械類、自動化類、計算機類、礦業(yè)類、土建類等專業(yè)高年級本科生和研究生相關(guān)課程的教學參考書。

作者簡介

　　楊文娟，工學博士，副教授，碩士生導師，入選秦創(chuàng)原團隊首席科學家，被評為全國煤炭行業(yè)青年崗位能手，全國煤礦智能化卓越青年。主要研究方向為煤礦智能機電系統(tǒng)研發(fā)、圖像處理與模式識別、井下視覺測量與智能導航等方面的理論和應用研究。先后主持國家自然科學基金青年項目1項、陜西省重點研發(fā)計劃項目1項、中國博士后基金1項、陜西省教育廳科學研究計劃1項，參與國家級項目3項，承擔煤礦井下精確定位技術(shù)方面項目研究近10項，以第一作者在Scientific data（Nature子刊）、 Optics and Lasers in Engineering、IEEE Transactions On Industrial Electronics、煤炭學報、煤田地質(zhì)與勘探等期刊發(fā)表SCI/EI學術(shù)論文10余篇，授權(quán)國家發(fā)明專利10余項，獲煤炭工業(yè)協(xié)會科學技術(shù)獎3項。張旭輝，工學博士，三級教授、博士生導師，陜西省“教學名師”，陜西省中青年科技創(chuàng)新領(lǐng)軍人才，陜西省特支計劃教學領(lǐng)軍人才，陜西省重點科技創(chuàng)新團隊負責人。近年來主要從事煤礦采掘裝備智能化技術(shù)、復雜機電系統(tǒng)耦合建模與非線性動力學等方面教學科研工作，先后主持國家自然科學、國家綠色制造系統(tǒng)集成項目、科學技術(shù)研究重點項目、陜西省重點研發(fā)計劃、中國博士后基金等項目10余項，參與國家基金為代表的縱向項目近20項，主持完成40多項企業(yè)合作項目。獲陜西省科學技術(shù)獎一等獎1項，二、三等獎3項，中國煤炭科技獎一等獎2項，二、三等獎15項；發(fā)表學術(shù)論文300多篇，申請國家專利200多件，授權(quán)發(fā)明專利近80件，軟著20余項。

圖書目錄

第1章概述11.1煤礦智能化建設亟待突破井下定位與導航技術(shù)11.2井下視覺定位與導航面臨的挑戰(zhàn)31.2.1智能掘進對定位精度要求高41.2.2煤礦井下環(huán)境對視覺定位精度影響大71.2.3井下定位與導航基礎(chǔ)理論研究不足81.3視覺定位與導航的幾個基本問題111.3.1煤礦井下圖像增強技術(shù)111.3.2煤礦井下掘進機動態(tài)定位技術(shù)121.3.3基于視覺測量的動態(tài)目標位姿檢測技術(shù)151.3.4視覺成像系統(tǒng)建模與標定技術(shù)181.3.5運動模糊建模與圖像復原技術(shù)201.4本書內(nèi)容安排23第2章礦用防爆相機成像建模與標定技術(shù)242.1礦用相機雙層平面玻璃折射成像建模與標定242.1.1礦用相機平面折射成像建模242.1.2礦用相機平面折射標定272.2礦用相機球形玻璃折射建模與標定292.2.1礦用相機球形折射建模292.2.2礦用相機球形折射標定312.3礦用相機折射標定的結(jié)果驗證332.3.1礦用平面玻璃折射標定結(jié)果驗證332.3.2礦用球面玻璃折射標定結(jié)果驗證372.4小結(jié)42第3章井下特殊環(huán)境下退化圖像的清晰化重構(gòu)技術(shù)433.1煤礦井下圖像退化特性分析與預處理技術(shù)433.1.1煤礦井下工作面霧塵退化圖像成像特性433.1.2工作面粉塵濃度自適應圖像特征提取技術(shù)443.1.3煤礦井下工作面低照度視頻增強技術(shù)473.2礦用相機振動模糊建模與去模糊研究543.2.1透視相機的均勻模糊建模及去模糊543.2.2礦用相機模糊建模與去模糊研究563.2.3礦用相機采集的紅外LED圖像去模糊驗證663.2.4礦用相機采集的紅外激光束圖像去模糊驗證683.3小結(jié)71第4章基于單目視覺的煤礦井下掘進機精確定位與導航系統(tǒng)724.1激光點-線特征合作標靶的煤礦井下掘進機單目視覺定位系統(tǒng)724.2懸臂式掘進機全位姿視覺定位系統(tǒng)統(tǒng)一描述764.2.1懸臂式掘進機全位姿定位坐標系統(tǒng)764.2.2懸臂式掘進機視覺測量坐標系及運動學解算784.3煤礦井下設備位姿視覺檢測系統(tǒng)誤差分析及對策804.4視覺測量系統(tǒng)的自動建站移站方法814.5基于井下視覺定位數(shù)據(jù)的掘進機自主導航方法854.5.1懸臂式掘進機自主導航掘進控制方案854.5.2懸臂式掘進機定向掘進運動控制方法864.5.3懸臂式掘進機定向掘進控制器設計894.5.4掘進機定向掘進控制實驗934.6小結(jié)95第5章基于平行激光束的懸臂式掘進機全局動態(tài)定位技術(shù)965.1基于平行激光束的懸臂掘進機機身全局位姿測量方法965.1.1適用于煤礦井下環(huán)境的激光束標靶特征提取與定位965.1.2基于2P3L的激光標靶空間點三維坐標解算模型1005.1.3基于對偶四元數(shù)的激光標靶位姿解算方法1035.1.4掘進工作面懸臂式掘進機機身全局定位1055.2基于視覺測量的機身位姿測量誤差模型1065.2.1激光光斑中心定位誤差1065.2.2激光束中心線定位誤差1075.2.3激光束標靶幾何誤差1105.3基于激光線特征的機身全局位姿測量方法驗證1115.3.1激光束提取與定位算法的環(huán)境適應性驗證1115.3.2激光標靶尺寸及距離對機身位姿視覺測量的影響1135.4小結(jié)118第6章基于三激光束的掘進機機身位姿測量技術(shù)1196.1懸臂式掘進機機身位姿視覺測量系統(tǒng)1196.2激光束標靶圖像分割與特征提取1206.2.1三激光束標靶圖像特性1206.2.2三激光束標靶圖像分割與特征提取1216.2.3基于RCEAUNet三激光束標靶圖像語義分割模型1266.3三點三線透視投影位姿測量模型1386.4懸臂式掘進機機身位姿視覺測量系統(tǒng)精度分析1426.5懸臂式掘進機機身位姿視覺測量精度測試1436.6小結(jié)148第7章基于多點紅外LED的懸臂式掘進機局部動態(tài)定位技術(shù)1497.1基于多點紅外LED的懸臂式掘進機截割頭動態(tài)定位方法1497.1.1紅外LED標靶特征點提取與光斑定位1497.1.2基于共面特征點的截割頭位姿視覺測量1527.1.3懸臂式掘進機截割頭局部定位1557.2基于視覺測量的截割頭位姿測量誤差模型1597.2.1紅外LED特征點中心定位誤差1607.2.2相機外部參數(shù)標定誤差1617.2.3紅外標靶特征點非共面性誤差1627.3截割頭位姿視覺測量精度與穩(wěn)定性測試1637.3.1截割頭位姿視覺測量算法精度驗證1637.3.2截割頭視覺定位誤差數(shù)值仿真1657.3.3紅外LED光斑中心定位的環(huán)境適應性1657.4小結(jié)167第8章掘進機位姿視覺測量系統(tǒng)性能測試與工程應用1688.1懸臂式掘進機位姿視覺測量系統(tǒng)實驗平臺1688.2懸臂式掘進機位姿視覺測量系統(tǒng)精度測試1708.2.1懸臂式掘進機截割頭位姿視覺測量精度測試1708.2.2懸臂式掘進機機身位姿視覺測量精度測試1758.3煤礦井下掘進機位姿視覺測量工程應用1798.3.1掘錨一體機機身位姿視覺測量應用1798.3.2懸臂式掘進機機身位姿視覺測量應用1798.4小結(jié)183第9章基于雙目視覺的懸臂式掘進機位姿測量方法1849.1懸臂式掘進機雙目視覺機身位姿測量方案1849.1.1雙目視覺測量原理1849.1.2懸臂式掘進機雙目視覺位姿測量方案1859.2基于紅外LED標靶的懸臂式掘進機雙目視覺定位1869.2.1基于紅外LED的特征點提取與環(huán)形匹配策略1869.2.2基于幀間特征的雙目視覺運動估計方法1909.2.3雙紅外標靶交叉移動的連續(xù)測量方法1929.3實驗驗證1939.4小結(jié)197第10章基于非合作標靶的井下視覺動態(tài)定位技術(shù)19810.1基于非合作標靶的井下視覺動態(tài)定位技術(shù)機理19810.2基于單目視覺的非合作標靶定位技術(shù)20010.2.1技術(shù)方案20010.2.2技術(shù)實現(xiàn)20010.2.3實驗驗證20410.3基于RGBD的非合作標靶定位技術(shù)20610.3.1技術(shù)方案20610.3.2技術(shù)實現(xiàn)20610.3.3實驗驗證21810.4本章小結(jié)221參考文獻222