示挖掘机沿直线行走时没有出现偏移，挖掘机继续保持 当前运动状态。
[0069] (2)如果偏移角γ >0，表示挖掘机沿直线行走时出现了向左的偏移，此时，将偏移 角γ经过一个PI环节处理，作为控制信号输出给左行走先导阀4,经多路阀6,对左行走马达 7的流量进行控制，从而调整左侧履带的行走速度，实现挖掘机的直线行走。
[0070] (3)如果偏移角γ〈0，表示挖掘机沿直线行走时出现了向右的偏移，此时，将偏移 角γ经过一个PI环节处理，作为控制信号输出给右行走先导阀5,经多路阀6,对右行走马达 8的流量进行控制，从而调整右侧履带的行走速度，实现挖掘机的直线行走。
[0071 ] 7.重复过程(1)到(6 )，直到挖掘机完成直线行走过程。
[0072]最后，还需要注意的是，以上列举的仅是本发明的一个具体实施例。显然，本发明 不限于以上实施例，还可以有许多变形。本领域的普通技术人员能从本发明公开的内容直 接导出或联想到的所有变形，均应认为是本发明的保护范围。
【主权项】
1. 一种基于图像的挖掘机直线行走控制方法，其特征是:包括如下步骤： 摄像头周期性获取挖掘机行走方向的图像； 根据特征提取算法提取出当前时刻接收到的图像中的特征点； 根据特征匹配算法匹配当前时刻和下一时刻接收到的两张图像中的特征点； 通过坐标变换将匹配后的特征点在图像坐标系下的坐标转换为世界坐标系下的坐标， 并求出匹配后的特征点相对于Z轴的平均旋转角度做为挖掘机前进方向的偏移角丫； 将偏移角T作为行走控制的控制信号来动态地调整挖掘机直线行走过程。2. 根据权利要求1所述的基于图像的挖掘机直线行走控制方法，其特征是:所述周期性 获取的图像为挖掘机前进方向的地面图像信息。3. 根据权利要求2所述的基于图像的挖掘机直线行走控制方法，其特征是:所述特征点 提取步骤包括： 依次计算图像中每一点(u，v)与其邻域(x，y)内所有图像点灰度值平方差的和：其中，Iu,V为图像坐标系中坐标为(u，v)处图像的灰度值； Iu+i,v+j为图像坐标系中坐标为(u+i，v+j)处图像的灰度值； 对所得的eu,V按照从大到小的顺序排序，取eu,V最大的n个点(u，v)作为所述图像的特征 点。4. 根据权利要求3所述的基于图像的挖掘机直线行走控制方法，其特征是:所述特征点 匹配步骤包括： 对于t时刻获取的图像中的每一特征点(ut，vt)，依次计算其与t+AT时刻接收到的图像 中坐标为(ut+AT，vt+AT)处邻域(m，n)内的所有特征点的平方差：其中，k为(ut+AT，vt+AT)处邻域(m，n)内特征点的个数，AT为采样间隔，/"，,,为t时刻接收 到的图像中坐标为(u，v)处图像的灰度值；Ii为t+AT时刻接收到的图像中坐标为(UtAT, vt+AT)处邻域(m，n)内第i个特征点处图像的灰度值； Ei取最小时，t+AT时刻接收到的图像中坐标为(ut+AT，vt+AT)处邻域(m，n)内第i个特征 点即为与t时刻获取的图像中的特征点(Ut，Vt)相匹配的特征点； 反复执行所述特征匹配算法，得到与t时刻获取的图像中的每一特征点相匹配的特征 点。5. 根据权利要求4所述的基于图像的挖掘机直线行走控制方法，其特征是:所述坐标变 换步骤包括： W挖掘机的回转中屯、为原点0, W平行于挖掘机回转马达回转轴向上的方向为Z轴，W 平行于挖掘机直线前进的方向为X轴，W垂直于挖掘机直线前进的方向为y轴； 图像坐标系向世界坐标系坐标转换的齐次方程为：6. 根据权利要求5所述的基于图像的挖掘机直线行走控制方法，其特征是:将所述匹配 后的特征点在世界坐标系内相对于Z轴的平均旋转角度做为挖掘机前进方向的偏移角T包 括： Pi (Xti，yti，Zti)为t时刻获取的第i个特征点的坐标； Pi ( X(t+AT)i , y (t+AT)i , Z (t+AT)i )为t+AT时刻获取的第i个特征点的坐标； 匹配后的特征点相对Z轴的平均旋转角度丫为：其中：1为匹配后的特征点的个数。7. 根据权利要求6所述的基于图像的挖掘机直线行走控制方法，其特征是:所述挖掘机 直线行走步骤如下： 当偏移角丫 =0,表示挖掘机沿直线行走时没有出现偏移，挖掘机继续保持当前运动状 态； 当偏移角丫〉〇,表示挖掘机沿直线行走时出现了向左的偏移，此时，将偏移角丫经过一 个PI环节处理，作为控制信号输出，实现挖掘机的直线行走； 当偏移角丫 <0,表示挖掘机沿直线行走时出现了向右的偏移，此时，将偏移角丫经过一 个PI环节处理，作为控制信号输出，实现挖掘机的直线行走。8. -种基于图像的挖掘机直线行走控制系统，包括在挖掘机上设置的图像采集装置、 与图像采集装置信号连接的控制系统;其特征是:所述图像采集装置为摄像头，该摄像头设 置于挖掘机的机架底部，其摄像头镜头朝地面； 所述控制系统包括控制器、左行走先导阀、右行走先导阀、多路阀、左行走马达、右行走 马达； 所述控制器由图像处理器和行走控制器组成； 所述图像处理器与摄像头信号连接； 所述行走控制器分别与左行走先导阀、右行走先导阀信号连接； 所述左行走先导阀、右行走先导阀分别与多路阀通过液压软管连接； 所述多路阀分别与左行走马达、右行走马达通过液压软管连接； 所述左行走马达、右行走马达分别与挖掘机的动力总成相连接。9. 根据权利要求8所述的基于图像的挖掘机直线行走控制系统，其特征是:所述控制器 上带有模拟量输出板卡。10. 基于图像的挖掘机直线行走控制系统的使用方法，基于一种基于图像的挖掘机直 线行走控制系统实现;其特征是:行走控制器输出控制电压信号给左行走先导阀和右行走 先导阀，油液经多路阀的控制流入左行走马达和右行走马达，进而控制挖掘机的直线行走 过程； 摄像头周期性采集挖掘机前进方向上的图像信息，并通过将图像信息处理后求得挖掘 机行走装置前进方向的偏移角T，并将该偏移角T输入到行走控制器，行走控制器根据所 述偏移角T来对挖掘机直线行走过程进行控制;其控制方法如下： 行走控制器接收图像处理器传送过来的挖掘机前进方向偏移角丫，并进行判断： 如果偏移角丫 =0,表示挖掘机沿直线行走时没有出现偏移，挖掘机继续保持当前运动 状态； 如果偏移角丫〉〇,表示挖掘机沿直线行走时出现了向左的偏移，此时，将偏移角丫经过 一个PI环节处理，作为控制信号输出给左行走先导阀，经多路阀，对左行走马达的流量进行 控制，从而调整左侧履带的行走速度，实现挖掘机的直线行走； 如果偏移角丫 <0,表示挖掘机沿直线行走时出现了向右的偏移，此时，将偏移角丫经过 一个PI环节处理，作为控制信号输出给右行走先导阀，经多路阀，对右行走马达的流量进行 控制，从而调整右侧履带的行走速度，实现挖掘机的直线行走； 反复执行上述所有控制方法，直到挖掘机完成直线行走过程。
【专利摘要】本发明公开了一种基于图像的挖掘机直线行走控制方法，包括如下步骤：摄像机周期性获取挖掘机行走方向的图像；根据特征提取算法提取出当前时刻接收到的图像中的特征点；根据特征匹配算法匹配当前时刻和下一时刻接收到的两张图像中的特征点；通过坐标变换将匹配后的特征点在图像坐标系下的坐标转换为世界坐标系下的坐标，并求出匹配后的特征点相对于z轴的平均旋转角度做为挖掘机前进方向的偏移角γ；将偏移角γ作为行走控制的控制信号来动态地调整挖掘机直线行走过程。
【IPC分类】E02F9/20
【公开号】CN105507361
【申请号】CN201510891110
【发明人】王庆丰, 李勇
【申请人】浙江大学
【公开日】2016年4月20日
【申请日】2015年12月7日