內容大鋼
本書以巷道掘進施工中的精確定位、定嚮導航和成形截割為主線，圍繞「防爆單目相機+點/線激游標靶+空間定位模型」相關技術，系統介紹了煤礦井下特殊環境下視覺定位與導航方面的基礎理論、方法和應用。本書主要內容包括礦用防爆相機成像建模與標定技術、井下特殊環境下退化圖像的清晰化重構技術、基於單目視覺的煤礦井下掘進機精確定位與導航系統、基於平行激光束的懸臂式掘進機全局動態定位技術、基於三激光束的掘進機機身位姿測量技術、基於多點紅外LED的懸臂式掘進機局部動態定位技術、掘進機位姿視覺測量系統性能測試與工程應用、基於雙目視覺的懸臂式掘進機位姿測量方法、基於非合作標靶的井下視覺動態定位技術。本書採用二維碼集成了相關視頻（19條）和彩圖，以便讀者閱讀和理解。
本書可作為機械、自動化、電腦、礦業、土建（地下空間及隧道工程）等相關行業專業技術人員的參考書，還可作為高等院校機械類、自動化類、電腦類、礦業類、土建類等專業高年級本科生和研究生相關課程的教學參考書。
目錄
第1章 概述
1.1 煤礦智能化建設亟待突破井下定位與導航技術
1.2 井下視覺定位與導航面臨的挑戰
1.2.1 智能掘進對定位精度要求高
1.2.2 煤礦井下環境對視覺定位精度影響大
1.2.3 井下定位與導航基礎理論研究不足
1.3 視覺定位與導航的幾個基本問題
1.3.1 煤礦井下圖像增強技術
1.3.2 煤礦井下掘進機動態定位技術
1.3.3 基於視覺測量的動態目標位姿檢測技術
1.3.4 視覺成像系統建模與標定技術
1.3.5 運動模糊建模與圖像複原技術
1.4 本書內容安排
第2章 礦用防爆相機成像建模與標定技術
2.1 礦用相機雙層平面玻璃折射成像建模與標定
2.1.1 礦用相機平面折射成像建模
2.1.2 礦用相機平面折射標定
2.2 礦用相機球形玻璃折射建模與標定
2.2.1 礦用相機球形折射建模
2.2.2 礦用相機球形折射標定
2.3 礦用相機折射標定的結果驗證
2.3.1 礦用平面玻璃折射標定結果驗證
2.3.2 礦用球面玻璃折射標定結果驗證
2.4 小結
第3章 井下特殊環境下退化圖像的清晰化重構技術
3.1 煤礦井下圖像退化特性分析與預處理技術
3.1.1 煤礦井下工作面霧塵退化圖像成像特性
3.1.2 工作麵粉塵濃度自適應圖像特徵提取技術
3.1.3 煤礦井下工作面低照度視頻增強技術
3.2 礦用相機振動模糊建模與去模糊研究
3.2.1 透視相機的均勻模糊建模及去模糊
3.2.2 礦用相機模糊建模與去模糊研究
3.2.3 礦用相機採集的紅外LED圖像去模糊驗證
3.2.4 礦用相機採集的紅外激光束圖像去模糊驗證
3.3 小結
第4章 基於單目視覺的煤礦井下掘進機精確定位與導航系統
4.1 激光點-線特徵合作標靶的煤礦井下掘進機單目視覺定位系統
4.2 懸臂式掘進機全位姿視覺定位系統統一描述
4.2.1 懸臂式掘進機全位姿定位坐標系統
4.2.2 懸臂式掘進機視覺測量坐標系及運動學解算
4.3 煤礦井下設備位姿視覺檢測系統誤差分析及對策
4.4 視覺測量系統的自動建站?移站方法
4.5 基於井下視覺定位數據的掘進機自主導航方法
4.5.1 懸臂式掘進機自主導航掘進控制方案
4.5.2 懸臂式掘進機定向掘進運動控制方法
4.5.3 懸臂式掘進機定向掘進控制器設計
4.5.4 掘進機定向掘進控制實驗
4.6 小結
第5章 基於平行激光束的懸臂式掘進機全局動態定位技術
5.1 基於平行激光束的懸臂掘進機機身全局位姿測量方法
5.1.1 適用於煤礦井下環境的激光束標靶特徵提取與定位
5.1.2 基於2P3L的激游標靶空間點三維坐標解算模型
5.1.3 基於對偶四元數的激游標靶位姿解算方法
5.1.4 掘進工作面懸臂式掘進機機身全局定位
5.2 基於視覺測量的機身位姿測量誤差模型
5.2.1 激光光斑中心定位誤差
5.2.2 激光束中心線定位誤差
5.2.3 激光束標靶幾何誤差
5.3 基於激光線特徵的機身全局位姿測量方法驗證
5.3.1 激光束提取與定位演算法的環境適應性驗證
5.3.2 激游標靶尺寸及距離對機身位姿視覺測量的影響
5.4 小結
第6章 基於三激光束的掘進機機身位姿測量技術
6.1 懸臂式掘進機機身位姿視覺測量系統
6.2 激光束標靶圖像分割與特徵提取
6.2.1 三激光束標靶圖像特性
6.2.2 三激光束標靶圖像分割與特徵提取
6.2.3 基於RCEAU?Net三激光束標靶圖像語義分割模型
6.3 三點三線透視投影位姿測量模型
6.4 懸臂式掘進機機身位姿視覺測量系統精度分析
6.5 懸臂式掘進機機身位姿視覺測量精度測試
6.6 小結
第7章 基於多點紅外LED的懸臂式掘進機局部動態定位技術
7.1 基於多點紅外LED的懸臂式掘進機截割頭動態定位方法
7.1.1 紅外LED標靶特徵點提取與光斑定位
7.1.2 基於共面特徵點的截割頭位姿視覺測量
7.1.3 懸臂式掘進機截割頭局部定位
7.2 基於視覺測量的截割頭位姿測量誤差模型
7.2.1 紅外LED特徵點中心定位誤差
7.2.2 相機外部參數標定誤差
7.2.3 紅外標靶特徵點非共面性誤差
7.3 截割頭位姿視覺測量精度與穩定性測試
7.3.1 截割頭位姿視覺測量演算法精度驗證
7.3.2 截割頭視覺定位誤差數值模擬
7.3.3 紅外LED光斑中心定位的環境適應性
7.4 小結
第8章 掘進機位姿視覺測量系統性能測試與工程應用
8.1 懸臂式掘進機位姿視覺測量系統實驗平台
8.2 懸臂式掘進機位姿視覺測量系統精度測試
8.2.1 懸臂式掘進機截割頭位姿視覺測量精度測試
8.2.2 懸臂式掘進機機身位姿視覺測量精度測試
8.3 煤礦井下掘進機位姿視覺測量工程應用
8.3.1 掘錨一體機機身位姿視覺測量應用
8.3.2 懸臂式掘進機機身位姿視覺測量應用
8.4 小結
第9章 基於雙目視覺的懸臂式掘進機位姿測量方法
9.1 懸臂式掘進機雙目視覺機身位姿測量方案
9.1.1 雙目視覺測量原理
9.1.2 懸臂式掘進機雙目視覺位姿測量方案
9.2 基於紅外LED標靶的懸臂式掘進機雙目視覺定位
9.2.1 基於紅外LED的特徵點提取與環形匹配策略
9.2.2 基於幀間特徵的雙目視覺運動估計方法
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