一种四点式掘进机自动定位定向方法

1.一种四点式掘进机自动定位定向方法，其特征在于：基于机器视觉技术的四点法获得掘进机机身空间位置和姿态参数；具体方法为：在掘进机机身上表面选取四个特征点，将视觉定位定向仪安装在掘进机后方巷道顶板上，其指向与巷道涉及方向一致，所述四个特征点取在掘进机机身的上表面，呈“口”字形分布，范围尽可能大，且四点相对于掘进机机身纵向轴线对称，A、B、C、D为选定的特征点，其中AB和CD均垂直于机身中轴线MN，以AB和CD及其中点连线MN组成的结构表示掘进机机身在水平面内的投影，成像平面L和焦点O构成摄像机成像几何模型，X轴表示掘进机机身横向偏移方向，Z轴表示掘进机机身前进方向，与X轴、Z轴正交的Y轴表示掘进机机身纵向偏移方向；利用视觉定位定向仪中的工业智能摄像机对在掘进机上选定的四个特征点成像，分析特征点图像与已知的四个特征点之间的相对位置关系，计算得到掘进机在工业智能摄像机坐标系中的空间位置及空间姿态的偏转角、横滚角、俯仰角、机身的横向偏移量、机身的纵向偏移量和机身到工业智能摄像机的距离六个参数，通过标定工业智能摄像机与视觉定位定向仪上的激光器之间的相对位置关系，将掘进机在工业智能摄像机坐标系中的空间位置和姿态参数转换到代表巷道设计基准下的掘进机空间位置和姿态参数。 2.根据权利要求1所述的一种四点式掘进机自动定位定向方法，其特征在于：所述掘进机在工业智能摄像机坐标系中的偏转角、横滚角、俯仰角、机身的横向偏移量、机身的纵向偏移量和机身到工业智能摄像机的距离的计算方法为：机身与工业智能摄像机之间距离根据机身与工业智能摄像机之间距离根据计算出，各特征点A、B、C、D在工业智能摄像机坐标系中的横向纵向二维空间坐标(x A ，y A )、(x B ,y B )、(x C ,y C )、(x D ,y D )根据计算出，AB和CD的中点M、N的横向纵向二维空间坐标(x M ,y M )、(x N ,y N )根据计算出，将MN投影在水平面上，则MN，即掘进机机身中轴线在工业智能摄像机坐标系中的偏转角α根据计算出；将MN投影在铅垂面上，则机身俯仰角β根据计算出；A、B的像点在工业智能摄像机坐标系中与其横轴的夹角即为掘进机机身的横滚角γ；以MN的中点为机身中心，则机身的纵向偏移、横向偏移、与工业智能摄像机之间的距离即掘进机机身的空间位置坐标(x，y，z)根据可计算出；其中：A、B、C、D为选定的特征点，A’、B’、C’、D’分别为A、B、C、D的像，AB、CD为机身特征点间距，MN为AB、CD的中点连线，f为工业智能摄像机镜头焦距。