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悬臂式掘进机视觉定位方法研究
悬臂式掘进机是一种用于地下掘进作业的机器，它采用悬臂式结构，能够在狭小的空间内完成复杂的掘进作业。在现实应用中，悬臂式掘进机往往需要通过视觉定位来实现自主控制，以保证掘进的准确性和安全性。本文将就悬臂式掘进机视觉定位方法的研究进行讨论和分析。
一、问题背景
随着现代化城市化建设的不断深入，地下管道逐渐成为新型城市化建设的重要组成部分。然而地下管道建设面临着空间狭小、复杂环境、布管复杂、难掘进等诸多困难。而悬臂式掘进机的出现，有效解决了上述问题，但是掘进机的自主控制技术、特别是视觉定位技术尤为关键。因此本文将对悬臂式掘进机视觉定位技术的研究进行探讨。
二、悬臂式掘进机的视觉定位需求
在掘进机运行掘进时，掘进机应该能够对自身的位置进行较精确的定位，以及对前进方向进行判断。因此，需要将摄像头安装在掘进机上，由摄像头拍摄隧道内部空间中视频流，采集空间信息。然后，通过视觉算法分析视频流，提取关键特征点，并根据这些特征点建立空间坐标系。
三、悬臂式掘进机视觉定位方法
1.多面体标定法
多面体标定法是一种基于多个视点下的多个多面体标靶的标定方法。该方法可以有效地提高标定的精度和稳定性，并且不需要特殊的标定对象，具有广泛的适用性。同时，该方法可以通过相对较少的标定点进行高精度的相机标定。
2.模板匹配法
模板匹配法是一种从图像中匹配已知图像模板的方法。它适用于匹配目标的形状和外观较为简单的情况下，如钢筋、焊缝、标记等。该方法可以通过比较输入图像和模板图像的像素值来检测相似度，从而确定目标位置。
3.定位标志法
定位标志法是一种在隧道内部放置特殊标志物，并根据标志物的位置信息进行定位的方法。该方法可以通过在标志物周围设置多个不同方向的摄像头进行镜头矫正，并对标志物进行颜色和形状的检测，确定定位位置。
四、结论
综上所述，悬臂式掘进机视觉定位方法可以提高掘进机在狭小空间内的控制精度和效率，为地下管道建设提供便利。研究发现，在实际应用中，多面体标定法、模板匹配法、定位标志法都可以适用于视觉定位技术。但需要针对不同的复杂环境和情况，选择不同的定位方法，并结合实际应用需求进行合理选择。