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龙图腾网获悉国能榆林能源有限责任公司申请的专利一种基于图像采集的掘进设备截割头位置标定方法获国家发明授权专利权，本发明授权专利权由国家知识产权局授予，授权公告号为：CN120525963B 。

龙图腾网通过国家知识产权局官网在2025-10-31发布的发明授权授权公告中获悉：该发明授权的专利申请号/专利号为：202511020772.6，技术领域涉及：G06T7/73；该发明授权一种基于图像采集的掘进设备截割头位置标定方法是由陈湘源;陈东峰;陈二斌设计研发完成，并于2025-07-24向国家知识产权局提交的专利申请。

本一种基于图像采集的掘进设备截割头位置标定方法在说明书摘要公布了：本发明公开了一种基于图像采集的掘进设备截割头位置标定方法，包括如下步骤：S1、采集图像数据，并进行预处理；S2、提取截割头特征点，构建二维特征点集；S3、利用透视变换计算三维坐标，生成点云集合；S4、将点云集合与掘进设备的标准结构模型进行刚性配准，迭代求解旋转矩阵与平移向量，获得位姿参数；S5、模拟特征点在连续帧中的变化轨迹，构建时间一致性约束，优化位姿参数；S6、将优化后的三维坐标转换至参考坐标系，完成空间对齐，生成位置标定结果；S7、输出标定结果，用于控制指令生成与路径规划。本发明实现了掘进设备截割头的高精度、非接触式三维位置标定，提升了作业自动化与控制精度。

本发明授权一种基于图像采集的掘进设备截割头位置标定方法在权利要求书中公布了：1.一种基于图像采集的掘进设备截割头位置标定方法，其特征在于，包括如下步骤： S1、获取掘进设备工作区域的图像数据，并进行预处理，形成图像序列； S2、在图像序列中采用YOLOv5目标检测算法提取截割头的结构特征点，结合Canny边缘检测与Hough变换识别截割头边缘轮廓与对称轴线，构建二维特征点集； S3、基于二维特征点集和图像采集装置的内部参数，利用透视变换关系计算结构特征点在三维空间中的坐标位置，生成三维空间点云集合； S4、将三维空间点云集合与掘进设备的标准结构模型进行刚性配准，通过迭代最近点算法计算配准误差最小的旋转矩阵与平移向量，得到截割头位姿参数； 所述S4具体包括： S41、获取三维空间点云集合，并加载掘进设备截割头的标准结构模型，提取标准点集用于形状对齐； S42、对三维空间点云集合与标准结构模型执行空间初始化处理，设置初始旋转矩阵为单位矩阵、初始平移向量为零向量，并设定最大迭代次数与配准误差收敛阈值； S43、采用迭代最近点算法进行刚性配准，在每一次迭代过程中，为三维空间点云集合中的每一个点搜索标准结构模型中最近的对应点，并将配对点集去中心化后计算协方差矩阵，提取当前迭代的旋转矩阵与平移向量参数，更新点云位置； S44、在每轮迭代结束后计算三维空间点云集合与标准结构模型之间的配准误差，当误差变化小于预设阈值或迭代次数达到设定上限时，停止迭代，输出最终配准所得到的旋转矩阵与平移向量，组合为截割头当前的位姿参数数据； S5、模拟结构特征点在连续帧图像中的空间变化轨迹，构建时间一致性约束函数，对截割头位姿参数进行多帧优化处理，获得优化后的三维位置坐标； 所述S5具体包括： S51、在连续采集的多帧图像序列中，依次提取每帧图像对应的结构特征点集，分别基于相机内部参数与配准处理计算每一帧中截割头的初始三维位置坐标与位姿参数； S52、分析所有帧中同一结构特征点在空间中的位置变化趋势，构建基于帧间点位差值的时间一致性约束函数，对相邻帧之间的特征点轨迹连续性与变动幅度进行约束； S53、将时间一致性约束函数与配准误差进行联合优化，构建加权目标函数，采用最小均方误差准则对各帧位姿参数与特征点三维位置进行同步迭代求解，获得优化后的三维位置坐标； S6、将优化后的三维位置坐标映射至掘进设备参考坐标系下，通过坐标转换矩阵完成空间对齐，生成截割头的位置标定结果； S7、输出位置标定结果，用于掘进设备运动控制指令生成与作业路径规划。

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