專利名稱：爆破作業(yè)智能分析方法與系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及應(yīng)用計算機軟件技術(shù)借助智能手機平臺對爆破作業(yè)進行智能圖像分析 處理的方法和分析系統(tǒng)。
二背景技術(shù)：
目前，工程技術(shù)人員都是通過數(shù)碼相機在爆破現(xiàn)場對爆堆進行多方位的拍照，然后
將這些照片傳輸進電腦，用Photoshop等流行圖像處理軟件手動勾勒出爆堆圖像中的 石塊輪廓，再將提取輪廓后的圖像數(shù)據(jù)導(dǎo)入到專門的爆堆圖像分析軟件中進行運算并 統(tǒng)計(一般由指揮中心計算機進行處理)，最后將分析結(jié)果打印出來并上交給指揮中心 查閱或存檔，以便指揮中心對爆破效果進行分析(見附圖1)。這些步驟相當繁瑣，耗 費了大量財力物力，需要專業(yè)人員才能操作完成。如何節(jié)省開銷、提高工程爆破的效 率是開發(fā)爆破作業(yè)智能分析系統(tǒng)的源動力。具體的采用了 PhotoSprite軟件的相關(guān)圖 像處理功能，這其中包括圖像旋轉(zhuǎn)、邊緣檢測、背景填充、閾值處理、輪廓跟蹤、輪 廓提取和巖塊區(qū)域的面積及周長計算方法等。
當前，爆破作業(yè)效果分析需要用到的硬件有數(shù)碼相機、電腦、手機、打印機等設(shè)備， 它需要多個專業(yè)人員協(xié)同操作才能完成。因此，節(jié)省軟硬件及人員開銷、提高爆破分 析效率是關(guān)鍵。總之現(xiàn)有的爆破作業(yè)分析需要傳輸后通過專門計算機軟件進行分析后 再傳回。
三
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明目的是提出一種借助智能手機平臺對爆破作業(yè)進行智能圖像處理的方法和 分析系統(tǒng)。
本發(fā)明的技術(shù)方案是爆破作業(yè)分析方法，以PDA為核心硬件，實現(xiàn)過程如下，
在工程爆ffi^現(xiàn)場以手持PDA設(shè)備，對爆堆或被爆破物進行多角度拍照，然后通過PDA 上的專用圖像處理程序?qū)Ρ褞r石的原始圖像進行智能處理，實時分析出爆堆的巖石 分布情況和爆炸效果，最后通過GPRS傳輸?shù)缴衔挥嬎銠C；
爆破圖像采集通過PDA上的攝像頭對爆破現(xiàn)場進行起碼二個角度的拍照(鏡頭
與爆破現(xiàn)場直線的夾角在45-135度之間，尤其是90度左右)，釆集爆堆最原始圖像 素材；采集爆堆屈像時根據(jù)爆堆標尺對圖像進行比例尺調(diào)節(jié)，使圖像縱橫比統(tǒng)一成一 致的單位量；邊緣檢測對爆堆圖像進行邊緣檢測并得出被爆炸物的輪廓線和采集保 存輪廓線數(shù)據(jù)；對爆堆背景進行著色填充處理，以區(qū)分出巖塊和爆堆背景；對輪廓線 數(shù)據(jù)進行二值化圖像處理，對被爆炸物的爆炸量進行統(tǒng)計分析；對被爆炸物數(shù)據(jù)進行 統(tǒng)計功能；依幾何方法對被爆炸物的周長、面積、篩網(wǎng)尺寸和體積進行統(tǒng)計，并作為 爆破施工的基礎(chǔ)；或直接推導(dǎo)出爆破施工參數(shù)。 對被爆炸物的周長、面積、篩網(wǎng)尺寸和體積進行統(tǒng)計的數(shù)據(jù)直接表格方式顯示； 對二值化被爆沐物圖像進行輪廓跟蹤，清晰地再現(xiàn)巖塊的輪廓線。
進行輪廓提取功能，對處理過的既有圖像數(shù)據(jù)進行輪廓復(fù)原。 采用塊度分布直方圖和塊度累計分布圖兩種方式對巖塊數(shù)據(jù)進行顯示。將爆堆分析數(shù) 據(jù)通過GPRS傳送到上位計算機，方便專家對爆破現(xiàn)場進行監(jiān)控指導(dǎo)
本發(fā)明系統(tǒng)采用一套全新的技術(shù)方案，以PDA為核心硬件來實施。工程技術(shù)人員 只要在工程爆破現(xiàn)場，手持該PDA設(shè)備，對爆堆進行多角度拍照，然后通過PDA上 的專用圖像處理程序^f爆堆巖石的原始圖像進行智能處理，實時分析出爆堆的巖石分 布情況和爆炸效果，最后通過GPRS通訊技術(shù)將爆堆數(shù)據(jù)傳輸?shù)焦こ讨笓]中心，方便 技術(shù)專家對爆破現(xiàn)場進行實時監(jiān)控和指揮(見附圖2)。
顯然，本系統(tǒng)降低了硬件開銷，僅僅利用一部PDA就整合了很多復(fù)雜的操作。同 時人員開銷也明顯減少。這些都極大地提高了爆破分析效率。目前，PDA技術(shù)已相當 成熟，將它引入爆破行業(yè)完全是一項創(chuàng)新，將成為未來爆破分析的一個發(fā)展方向。
四

圖1是現(xiàn)行爆破圖像分析的工作流程圖； 圖2是本發(fā)明改進后的工作流程圖。 圖3是本發(fā)明系統(tǒng)流程圖。
五具體實施例方式
本系統(tǒng)的軟件分為爆破圖像采集系統(tǒng)、爆破圖像智能分析系統(tǒng)和爆破數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng) 三個子系統(tǒng)。
(一) 、爆破圖像采集系統(tǒng)
通過PDA上的攝像頭對爆破現(xiàn)場進行拍照，采集爆堆最原始圖像素材。
(二) 、爆破圖像智能分析方法和軟件系統(tǒng)
見附圖3該系統(tǒng)是本發(fā)明方法體現(xiàn)上PDA運行軟件的核心部分，主要實現(xiàn)圖像的 智能分析并得出統(tǒng)計數(shù)據(jù)。實現(xiàn)該系統(tǒng)的所有數(shù)學(xué)方法參考《圖像編程精髓》第八章 的相關(guān)章節(jié)，或參考PhotoSprite軟件的相關(guān)圖像處理功能，這其中包括圖像旋轉(zhuǎn)、 邊緣檢測、背景填充、閾值處理、輪廓跟蹤、輪廓提取和巖塊區(qū)域的面積及周長計算 方法等。
1、 打開爆破圖像。
2、 圖像旋轉(zhuǎn)由于人員對爆堆縱橫方向拍攝的不同，導(dǎo)致爆堆標尺不在視覺正 方向上，因此需要對爆堆圖像進行糾正。
3、 比例尺計算，由于在采集爆堆圖像時，受拍攝角度、距離遠近等影響，導(dǎo)致 圖像縱橫比例失真，因此需要根據(jù)爆堆標尺對圖像進行比例尺調(diào)節(jié)，使圖像縱橫比 統(tǒng)一成一致的單位量。
4、 邊緣檢測對爆堆圖像進行邊緣檢測處理，突出巖塊的邊緣，自動分析出巖
塊的輪廓線，節(jié)省輪廓數(shù)據(jù)采集時間。
5、 巖塊勾勒:根據(jù)PDA固有的觸摸屏技術(shù)，通過手寫筆精確地勾勒出巖塊的完 整輪廓，并將輪廓數(shù)據(jù)保存下來。
6、 背景填充依巖塊輪廓框架在爆堆背景處進行著色填充處理，以區(qū)分出巖塊 和爆堆背景，并將背景填充數(shù)據(jù)保存下來。
7、 閾值處理對背景著色后的輪廓數(shù)據(jù)進行二值化圖像處理，將背景圖像用白 色表示，巖塊用黑色表示，以便后續(xù)處理過程中對爆堆進行統(tǒng)計分析。
8、 輪廓跟蹤對二值化巖塊圖像進行輪廓跟蹤處理，用右手搜索法沿著巖塊的 邊界不停地探索，最終將其輪廓描繪出來，清晰地再現(xiàn)巖塊的輪廓線。
9、 輪廓提取對處理過的既有圖像數(shù)據(jù)進行輪廓復(fù)原，恢復(fù)出已勾勒過的輪廓 線，避免重復(fù)第5步，此功能對圖像輪廓再提取非常有用。
10、 巖塊數(shù)據(jù)統(tǒng)計功能。對巖塊的周長、面積、篩網(wǎng)尺寸和體積等信息進行復(fù)雜 統(tǒng)計，并以表格方式顯示出來，同時提供數(shù)據(jù)打印和數(shù)據(jù)保存功能。
11、 統(tǒng)計圖表功能。采用塊度分布直方圖和塊度累計分布圖兩種方式對巖塊數(shù)據(jù) 進行顯示。
12、 保存圖像數(shù)據(jù)。將圖像數(shù)據(jù)保存下來便于后期再使用。
13、 退出系統(tǒng)，或打印出來供査閱，或?qū)崟r傳輸?shù)街笓]中心。 (三) 、爆破數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)
將爆堆分析數(shù)據(jù)傳送到指揮中心，方便專家對爆破現(xiàn)場進行監(jiān)控指導(dǎo)。
權(quán)利要求
1、爆破作業(yè)分析方法，以PDA為核心硬件，其特征是實現(xiàn)過程如下，爆破圖像采集通過PDA上的攝像頭對爆破現(xiàn)場進行起碼二個角度的拍照，采集爆堆最原始圖像素材；采集爆堆圖像時根據(jù)爆堆標尺對圖像進行比例尺調(diào)節(jié)，使圖像縱橫比統(tǒng)一成一致的單位量；邊緣檢測對爆堆圖像進行邊緣檢測并得出被爆炸物的輪廓線和采集保存輪廓線數(shù)據(jù)；對爆堆背景進行著色填充處理，以區(qū)分出巖塊和爆堆背景；對輪廓線數(shù)據(jù)進行二值化圖像處理，對被爆炸物的爆炸量進行統(tǒng)計分析；對被爆炸物數(shù)據(jù)進行統(tǒng)計功能；依幾何方法對被爆炸物的周長、面積、篩網(wǎng)尺寸和體積進行統(tǒng)計，并作為爆破施工的基礎(chǔ)；或直接推導(dǎo)出爆破施工參數(shù)。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的爆破作業(yè)分析方法，其特征是對被爆炸物的周長、面積、 篩網(wǎng)尺寸和體積進行統(tǒng)計的數(shù)據(jù)直接表格方式顯示。
3、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的爆破作業(yè)分析方法，其特征是對二值化被爆炸物圖像進 行輪廓跟蹤，清晰地再現(xiàn)巖塊的輪廓線。
4、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的爆破作業(yè)分析方法，其特征是輪廓提取功能，對處理過 的既有圖像數(shù)據(jù)進行輪廓復(fù)原。
5、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的爆破作業(yè)分析方法，其特征是對爆堆或被爆破物起起碼有兩個角度拍照，兩個角度的夾角為90度。
6、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的爆破作業(yè)分析方法，其特征是采用塊度分布直方圖和塊度累計分布圖兩種方式對巖塊數(shù)據(jù)進行顯示。
7、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的爆破作業(yè)分析方法，其特征是實時分析出爆堆的巖石分 布情況和爆炸效果，將爆堆分析數(shù)據(jù)傳通過GPRS送到上位計算。
8、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的爆破作業(yè)分析方法，其特征是l)圖像采集打開爆破圖 像；2)圖像旋轉(zhuǎn)由于人員對爆堆縱橫方向拍攝的不同，導(dǎo)致爆堆標尺不在視覺正方向上，因此需要對爆堆圖像進行糾正；3)比例尺計算，由于在采集爆堆圖像時，受拍攝角度、距離遠近等影響，導(dǎo)致圖像縱橫比例失真，因此需要根據(jù)爆堆標尺對圖像進行比例尺調(diào)節(jié)，使圖像縱橫比統(tǒng)一成一致的單位量；4)邊緣檢測對爆堆圖像進行邊 緣檢測處理，突出巖塊的邊緣，自動分析出巖塊的輪廓線，節(jié)省輪廓數(shù)據(jù)采集時間；5) 巖塊勾勒根據(jù)PDA固有的觸摸屏技術(shù)，通過手寫筆精確地勾勒出巖塊的完整輪廓， 并將輪廓數(shù)據(jù)保存下來；6)背景填充依巖塊輪廓框架在爆堆背景處進行著色填充處 理，以區(qū)分出巖塊和爆堆背景，并將背景填充數(shù)據(jù)保存下來；7)閾值處理對背景著 色后的輪廓數(shù)據(jù)進行二值化圖像處理，將背景圖像用白色表示，巖塊用黑色表示，以 便后續(xù)處理過程中對爆堆進行統(tǒng)計分析；8)輪廓跟蹤對二值化巖塊圖像進行輪廓跟 蹤處理，用右手搜索法沿著巖塊的邊界不停地探索，最終將其輪廓描繪出來，清晰地 再現(xiàn)巖塊的輪廓線；9)巖塊數(shù)據(jù)統(tǒng)對巖塊的周長、面積、篩網(wǎng)尺寸和體積等信息進 行統(tǒng)計，并以表格方式顯示出來，同時提供數(shù)據(jù)打印和數(shù)據(jù)保存功能。 9、根據(jù)權(quán)利要求1所述的爆破作業(yè)分析方法，其特征是設(shè)有輪廓提取對處理過的既 有圖像數(shù)據(jù)進行輪廓復(fù)原，避免重復(fù)做勾勒輪廓線操作。
全文摘要
爆破作業(yè)分析方法，以PDA為核心硬件，先進行爆破圖像采集通過PDA上的攝像頭對爆破現(xiàn)場進行起碼二個角度的拍照，采集爆堆最原始圖像素材；采集爆堆圖像時根據(jù)爆堆標尺對圖像進行比例尺調(diào)節(jié)，使圖像縱橫比統(tǒng)一成一致的單位量；邊緣檢測對爆堆圖像進行邊緣檢測并得出被爆炸物的輪廓線和采集保存輪廓線數(shù)據(jù)；對爆堆背景進行著色填充處理，以區(qū)分出巖塊和爆堆背景；對輪廓線數(shù)據(jù)進行二值化圖像處理，對被爆炸物的爆炸量進行統(tǒng)計分析；對被爆炸物數(shù)據(jù)進行統(tǒng)計功能；依幾何方法對被爆炸物的周長、面積、篩網(wǎng)尺寸和體積進行統(tǒng)計，并作為爆破施工的基礎(chǔ)；或直接推導(dǎo)出爆破施工參數(shù)。
文檔編號G01B11/24GK101110067SQ200710141419
公開日2008年1月23日 申請日期2007年8月17日 優(yōu)先權(quán)日2007年6月7日
發(fā)明者軍 周, 李萍豐 申請人:李萍豐;周 軍