專利名稱：一種基于機(jī)器視覺的料倉極限位置動(dòng)態(tài)料位的檢測(cè)方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及料倉極限位置料位的檢測(cè)。本發(fā)明具體涉及采用使用數(shù)字相機(jī)拍攝圖 像并進(jìn)行圖像處理的方式進(jìn)行料倉極限位置料位的非接觸式動(dòng)態(tài)檢測(cè)。
背景技術(shù)：
料倉料位檢測(cè)是安全生產(chǎn)的重要措施。多年來人們采用各種方法對(duì)料倉料位進(jìn)行 檢測(cè)。常用的檢測(cè)方法有重錘式、電極式、電容式、機(jī)桿式、稱重式、回轉(zhuǎn)翼輪式、雷達(dá)式、超 聲波式、激光式、核子式等。其中重錘式、電極式、電容式、機(jī)桿式、稱重式和回轉(zhuǎn)翼輪式屬于 接觸式測(cè)量方法，其余的為非接觸式測(cè)量方法。可以進(jìn)行極限位置測(cè)量的方法有重錘式、 電極式、核子式和激光式?？蛇M(jìn)行料位連續(xù)測(cè)量的方法有雷達(dá)式、超聲波式、機(jī)桿式、稱重 式、核子式、激光式等。采用圖像處理的方式進(jìn)行深度測(cè)量應(yīng)用廣泛。目前的方式多是采用數(shù)字相機(jī) 自動(dòng)對(duì)焦，直接拍攝圖像，然后經(jīng)過圖像處理進(jìn)行深度、高度測(cè)量，具體見專利公開號(hào)為 CN1378086的發(fā)明專利。然而，針對(duì)于固體物料料倉，由于圖像拍攝環(huán)境特別惡劣，拍攝的圖 像存在以下特點(diǎn)(1)料倉粉塵濃度大、濕度大、照度低、拍攝圖像質(zhì)量差，并且相機(jī)難以實(shí)現(xiàn)自動(dòng)聚
焦ο(2)料倉中照度波動(dòng)頻繁，例如煤礦井下大型設(shè)備很多，電網(wǎng)擾動(dòng)大，造成照度波動(dòng)。(3)針對(duì)于一些特殊場(chǎng)合，例如煤礦井下煤倉，由于防爆要求，設(shè)備及照明功率應(yīng)
盡量小。因此，由于特殊的圖像環(huán)境，采用普通的圖像處理方式進(jìn)行深度測(cè)量的方法既難 以滿足料倉料位測(cè)量的實(shí)時(shí)性、可靠性的要求，也難以實(shí)現(xiàn)長期、穩(wěn)定的檢測(cè)。專利公開號(hào)為CN101270981是一種基于機(jī)器視覺的料位測(cè)量方法與裝置，提出了 針對(duì)煤礦井下料倉的料位檢測(cè)方法，然而這種方法可靠性難以保證，也只能作為靜態(tài)的連 續(xù)測(cè)量，不能作為極限位置的動(dòng)態(tài)測(cè)量，實(shí)際應(yīng)用受到限制。技術(shù)問題由于料倉的圖像環(huán)境特殊，采用目前已有的方式，具有以下問題(1)數(shù)字相機(jī)難以自動(dòng)對(duì)焦、拍得可靠的圖像；(2)根據(jù)此類圖像進(jìn)行料位測(cè)量的方法可靠度、精度低；(3)不能解決極限位置的動(dòng)態(tài)測(cè)量問題；(4)由于料倉是一個(gè)封閉、半封閉的環(huán)境，設(shè)備運(yùn)行情況的監(jiān)控和校驗(yàn)困難，沒有 一個(gè)基于檢測(cè)系統(tǒng)的可靠度的自檢機(jī)制，系統(tǒng)可靠性無法得到保證，難以實(shí)際應(yīng)用。本發(fā)明采用使用數(shù)字相機(jī)拍攝圖像并進(jìn)行圖像處理的方式進(jìn)行料倉極限位置料 位的非接觸式動(dòng)態(tài)檢測(cè)，針對(duì)于料倉環(huán)境提出了采用計(jì)算特征紋理圖像熵以及采用PCNN 進(jìn)行料位計(jì)算的方法，采用3種工作狀態(tài)動(dòng)態(tài)切換的方式，具有以下優(yōu)點(diǎn)
(1)采用計(jì)算特征紋理圖像熵以及采用PCNN進(jìn)行料位計(jì)算的方法降低了對(duì)于圖 像質(zhì)量的要求，增強(qiáng)了對(duì)于料倉惡劣的圖像環(huán)境的適應(yīng)能力；(2)采用3種工作狀態(tài)動(dòng)態(tài)切換的方式，增加了料位檢測(cè)的實(shí)時(shí)性與可靠性；(3)實(shí)現(xiàn)了料倉極限位置料位的動(dòng)態(tài)檢測(cè)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明由數(shù)字相機(jī)系統(tǒng)、輔助照明系統(tǒng)、圖像處理系統(tǒng)三部分組成。數(shù)字相機(jī)系統(tǒng)數(shù)字相機(jī)應(yīng)安裝在料倉的頂部，避開料倉下料口及相關(guān)下料口的設(shè)施，以免被阻 擋拍攝角度(數(shù)字相機(jī)布置如圖1所示)。數(shù)字相機(jī)系統(tǒng)應(yīng)包含一個(gè)透明密封罩，一個(gè)密封 罩的除塵裝置及各自的固定裝置。數(shù)字相機(jī)相關(guān)參數(shù)根據(jù)料倉尺寸及輔助照明強(qiáng)度選擇。輔助照明系統(tǒng)輔助照明系統(tǒng)采用一組射燈、其中一個(gè)鄰近數(shù)字相機(jī)設(shè)置，其余呈等分角度設(shè)置 于煤倉倉壁圓周上。光源采用單色光源，選擇波長較長的紅光或紅外光源。根據(jù)煤倉的實(shí) 際尺寸及環(huán)境選擇光源功率及射燈數(shù)量(輔助照明布置如圖2所示)。輔助照明系統(tǒng)主要針對(duì)例如煤礦井下煤倉這一類圖像環(huán)境特別惡劣的料倉的圖 像特點(diǎn)設(shè)計(jì)，料倉圖像成像有兩個(gè)主要難點(diǎn)，一是受生產(chǎn)條件約束，料倉環(huán)境存在粉塵濃度 大、濕度大的特點(diǎn)，造成照度衰減很快，且泛光不足；二是出于安全考慮，照明功率應(yīng)盡量 低。采用多角度照明設(shè)計(jì)，能有效克服以上困難。圖像處理系統(tǒng)圖像處理系統(tǒng)包括數(shù)據(jù)存儲(chǔ)、圖像處理、數(shù)據(jù)通信、報(bào)警功能。圖像處理包括(1)圖像熵運(yùn)算圖像熵運(yùn)算功能是對(duì)于拍得的圖像提取圖像熵，通過圖像熵分布規(guī)律判斷料位是 否進(jìn)入監(jiān)測(cè)區(qū)域。圖像熵計(jì)算方法(a)對(duì)圖像進(jìn)行灰度拉伸由于這里圖像處理的目的是進(jìn)行料位檢測(cè)，所以可以采用灰度圖像?；叶燃?jí)采用 8位灰度階。由于料倉圖像往往灰度分布不均衡，所以一般都要預(yù)先作灰度拉伸。方法如下當(dāng)灰度是離散值時(shí)，頻數(shù)近似代替概率值，即pr (rk) = nk/n 0 ^ rk ^ 1 k = 0,1, ......，1-1 ；式中1是灰度級(jí)的總數(shù)目，PJrk)是取第k級(jí)灰度值的概率，nk是圖像中出現(xiàn)第 k級(jí)灰度的次數(shù)，η是圖像中像素總數(shù)。sk=T(rk)=i;k=c.^=Sfc= c. ρ, Crj) 0 ^rk ^ 1 k = 0,1,……，1-1 ；(b)對(duì)圖像進(jìn)行微分運(yùn)算記一幅圖像為X(l，j)，微分后的圖像記為Y(l，j)。則Y(l, j) = X(l, j)；
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Y(l, j) = X (1，j) -X (i-1，j)，(i > 1)；在圖像中主要包含兩部分區(qū)域，以倉壁為主體的上部和以物料表面為主體的下 部，其中以物料表面為主體的下部由于光線反射的不規(guī)則，呈現(xiàn)亮、暗小區(qū)域混合而成，計(jì) 算后得到的圖像Y中，以倉壁為主體的上部灰度值趨近0值，以物料表面為主體的下部則得 到亮、暗小區(qū)域的邊界，這一部分將作為信息熵計(jì)算的主體。(c)對(duì)圖像進(jìn)行二值分割為了進(jìn)一步清晰微分后的圖像，選取一個(gè)閾值將圖像背景與得到的小區(qū)域邊界進(jìn) 行二值分割。得到圖像z(l，j)；(d)計(jì)算二值圖像的信息熵圖像熵H(P) =H(P) = -P1InP1-P0InP0 ；其中P1, P。，分別表示Z為1，0時(shí)的概率。(2) PCNN料位檢測(cè)算法(a)采用PCNN算法對(duì)圖像進(jìn)行分割，得到料位線。(b)與預(yù)制的該焦距下的圖像中不同料位在圖像中的刻度線對(duì)比得到料位值。(c)預(yù)制的該焦距下的圖像中不同料位在圖像中的刻度線的刻度方法將相機(jī)鏡頭焦距調(diào)節(jié)到對(duì)應(yīng)物距hi處，在料倉底部(料位區(qū)間W，2hl])的倉壁 上，豎立標(biāo)尺，標(biāo)尺可以設(shè)置發(fā)光或反光標(biāo)識(shí)，例如發(fā)光二極管、反光鏡面，對(duì)應(yīng)標(biāo)尺標(biāo)識(shí)， 拍攝圖像，這樣得到帶有標(biāo)尺的圖像，經(jīng)圖像處理得到料位刻度圖像。系統(tǒng)工作流程將系統(tǒng)運(yùn)行分為檢測(cè)狀態(tài)、監(jiān)測(cè)狀態(tài)、報(bào)警狀態(tài)三種工作狀態(tài)；設(shè)料倉高度為h， 料倉下部料位極限位置為hi ；系統(tǒng)開始工作后，首先將相機(jī)鏡頭焦距設(shè)定到物距對(duì)應(yīng)hi 處，系統(tǒng)進(jìn)入檢測(cè)狀態(tài)，在檢測(cè)狀態(tài)下，連續(xù)拍攝一組η幅圖像，計(jì)算預(yù)處理后圖像的圖像 熵值Z' (i)，并計(jì)算得到圖像熵比對(duì)值Tl，Tl = [Z' (1)+Z' (2)+...+Z' (n)]/n，n取 整數(shù)值，當(dāng)Tl <= Z時(shí)(Z為預(yù)先取得的圖像熵上限值，Z的獲得方法首先將相機(jī)鏡頭焦 距設(shè)定到物距對(duì)應(yīng)hi處，將料位調(diào)整到2hl處，拍攝一組t幅圖像，圖像經(jīng)預(yù)處理后分別計(jì) 算每幅圖像的圖像熵，記作Z1，12, ...Zt，計(jì)算圖像熵上限值Z = (Z1+Z2+. ..+Zt)/t)，返 回檢測(cè)狀態(tài)的初始狀態(tài)，進(jìn)行下一組η幅圖像的比對(duì)操作，當(dāng)Tl > Z時(shí)，系統(tǒng)進(jìn)入監(jiān)測(cè)狀 態(tài)；監(jiān)測(cè)狀態(tài)下，連續(xù)拍攝一組m幅圖像，計(jì)算預(yù)處理后圖像的圖像熵值Z' (j)，并計(jì)算得 到圖像熵比對(duì)值 T2，T2 = [Z' (1)+Z' (2)+...+2' (m)]/m，m 取整數(shù)值，當(dāng) T2<=Z 時(shí)， 則返回檢測(cè)狀態(tài)，當(dāng)Τ2 > Z時(shí)，則對(duì)于拍攝的一組m幅圖像采用料位邊沿檢測(cè)算法得到料 位邊沿，并計(jì)算得到料位值Y(i)與料位比對(duì)值Li，(得到料位值Y(i)與料位比對(duì)值Ll的 計(jì)算方法對(duì)于連續(xù)拍攝的圖像，經(jīng)圖像預(yù)處理后，進(jìn)行PCNN邊沿檢測(cè)，得到料位邊沿，將 料位邊沿與料位刻度圖像比對(duì)，得到一組m個(gè)料位值，記為Y(i)，i = l，2，...m，計(jì)算Ll = [Y(I) +Y (2) +· · · +Y (m) ] /m, m取整數(shù)值)，當(dāng)Ll > = hi時(shí)，返回監(jiān)測(cè)狀態(tài)的初始狀態(tài)，當(dāng)Ll < hi時(shí)，系統(tǒng)進(jìn)入報(bào)警狀態(tài)；報(bào)警狀態(tài)下，連續(xù)拍攝一組k幅圖像，對(duì)于拍攝的一組k幅圖 像采用料位邊沿檢測(cè)算法得到料位邊沿，并計(jì)算得到料位值Y (j)與料位比對(duì)值L2，(計(jì)算 得到料位值Y(j)與料位比對(duì)值L2的計(jì)算方法對(duì)于連續(xù)拍攝的圖像，經(jīng)圖像預(yù)處理后，進(jìn) 行PCNN邊沿檢測(cè)，得到料位邊沿，將料位邊沿與料位刻度圖像對(duì)比，得到一組k個(gè)料位值， 記為 Y(j)，j = 1,2, ...k，計(jì)算 L2 = [Y(l)+Y(2)+...+Y(k)]/k, k 取整數(shù)值)，當(dāng) L2 < =hhh2時(shí)(h2為料位極限位置限位回差值，選取h2等于絕對(duì)誤差值Δ t!)，繼續(xù)報(bào)警，然后返 回報(bào)警狀態(tài)的初始狀態(tài)，當(dāng)L2 > hl+h2時(shí)，解除報(bào)警狀態(tài)，返回監(jiān)測(cè)狀態(tài)。系統(tǒng)工作流程如圖3所示。


圖1數(shù)字相機(jī)布置2輔助照明布置3系統(tǒng)工作流程圖
具體實(shí)施例方式本發(fā)明結(jié)合實(shí)施例參見附圖進(jìn)一步說明如下以煤礦井下煤倉為例，煤倉高度40m，直徑8m，檢測(cè)精度要求0. 25m。最低料倉限位 值為細(xì)。參見附圖1，描述了數(shù)字相機(jī)系統(tǒng)的安裝位置，數(shù)字相機(jī)系統(tǒng)應(yīng)安裝在料倉的頂 部，盡量靠近料倉壁，避開料倉下料口及相關(guān)下料口的設(shè)施、以免被阻擋拍攝角度。數(shù)字相 機(jī)系統(tǒng)應(yīng)包含一個(gè)透明密封罩，一個(gè)密封罩的除塵裝置及各自的固定裝置，裝置還應(yīng)滿足 應(yīng)用場(chǎng)合的安全要求，如在煤礦井下煤倉使用本發(fā)明時(shí)，本發(fā)明所使用的裝置還應(yīng)滿足煤 礦井下電氣防爆要求。參見附圖2，描述了輔助照明的安裝，輔助照明系統(tǒng)采用一組射燈、其中一個(gè)鄰近 數(shù)字相機(jī)設(shè)置，其余呈等分角度設(shè)置于煤倉倉壁圓周上。光源采用單色光源，選擇波長較長 的紅光或紅外光源。根據(jù)煤倉的實(shí)際尺寸及環(huán)境選擇光源功率及射燈數(shù)量。附圖2描述了 8個(gè)射燈的情形。如在煤礦井下煤倉使用本發(fā)明時(shí)，本發(fā)明所使用的裝置還應(yīng)滿足煤礦井下 電氣防爆要求。輔助照明系統(tǒng)主要針對(duì)例如煤礦井下煤倉這一類圖像環(huán)境特別惡劣的料倉的圖 像特點(diǎn)設(shè)計(jì)，料倉圖像成像有兩個(gè)主要難點(diǎn)一是受生產(chǎn)條件約束，料倉環(huán)境存在粉塵濃度 大、濕度大的特點(diǎn)，造成照度衰減很快，且泛光不足；二是出于安全考慮，照明功率應(yīng)盡量 低。采用多角度照明設(shè)計(jì)，能有效克服以上困難。參見附圖3，描述了本發(fā)明檢測(cè)方法的具體實(shí)施過程在檢測(cè)之前，要首先預(yù)制料位刻度線圖，將相機(jī)鏡頭焦距設(shè)定到對(duì)應(yīng)物距36m處， (參照相機(jī)鏡頭的參數(shù)表調(diào)節(jié)，本發(fā)明設(shè)計(jì)的檢測(cè)系統(tǒng)處于運(yùn)行狀態(tài)時(shí)，相機(jī)鏡頭焦距也設(shè) 定到此數(shù)值)，在料倉底部(料位區(qū)間W，8m])的倉壁上，豎立標(biāo)尺，標(biāo)尺每0. 25m設(shè)置一個(gè) 發(fā)光標(biāo)識(shí)，發(fā)光標(biāo)識(shí)采用發(fā)光二極管，拍攝圖像，這樣得到帶有標(biāo)尺的圖像，經(jīng)圖像處理后 得到料位刻度圖像。本發(fā)明設(shè)計(jì)的檢測(cè)系統(tǒng)的運(yùn)行分為檢測(cè)狀態(tài)、監(jiān)測(cè)狀態(tài)、報(bào)警狀態(tài)三種運(yùn)行狀態(tài)。參見附圖3，系統(tǒng)啟動(dòng)運(yùn)行后，首先進(jìn)入檢測(cè)狀態(tài)，在檢測(cè)狀態(tài)下，執(zhí)行201，連續(xù) 拍攝一組η幅圖像，計(jì)算預(yù)處理后圖像的圖像熵值Z’(i)，并計(jì)算得到圖像熵比對(duì)值Τ1，Τ1 =[ζ，(1)+ζ，(2)+· · · +Ζ，(η) ]/η，η取整數(shù)值，然后執(zhí)行202，當(dāng)Tl < = Z時(shí)(Ζ為預(yù)先取得的 圖像熵上限值，Z的獲得方法首先將相機(jī)鏡頭焦距設(shè)定到物距對(duì)應(yīng)36m處，將料位調(diào)整到 8m處，拍攝一組t幅圖像，圖像經(jīng)預(yù)處理后分別計(jì)算每幅圖像的圖像熵，記作Zl，Z2，... Zt，
7t)，返回檢測(cè)狀態(tài)的初始狀態(tài)，執(zhí)行201，當(dāng)Tl > Z時(shí)，系統(tǒng)進(jìn)入監(jiān)測(cè)狀態(tài)。監(jiān)測(cè)狀態(tài)下，執(zhí)行203，連續(xù)拍攝一組m幅圖像，計(jì)算預(yù)處理后圖像的圖像熵值 V (j)，并計(jì)算得到圖像熵比對(duì)值T2，T2 = [Ζ，(1)+Ζ，(2)+...+Ζ，(m)]/m，m取整數(shù)值，然 后執(zhí)行204，當(dāng)T2 < = Z時(shí)，則返回201，當(dāng)T2 > Z時(shí)，則執(zhí)行205，連續(xù)拍攝一組m幅圖像， 對(duì)于拍攝的一組m幅圖像采用料位邊沿檢測(cè)算法得到料位邊沿，并計(jì)算得到料位值Y(i)與 料位比對(duì)值Li，(得到料位值Y(i)與料位比對(duì)值Ll的計(jì)算方法對(duì)于連續(xù)拍攝的圖像，經(jīng) 圖像預(yù)處理后，進(jìn)行PCNN邊沿檢測(cè)，得到料位邊沿，將料位邊沿與料位刻度圖像比對(duì)，得到 一組 m 個(gè)料位值，記為 Y(i)，i = l，2，...m，計(jì)算 Ll = [Y (1)+Y O)+. . .+Y (m) ]/m，m 取整數(shù) 值)，然后執(zhí)行206，當(dāng)Ll >= hi時(shí)，返回203，當(dāng)Ll < hi時(shí)，系統(tǒng)進(jìn)入報(bào)警狀態(tài)。報(bào)警狀態(tài)下，執(zhí)行208，連續(xù)拍攝一組k幅圖像，對(duì)于拍攝的一組k幅圖像采用料 位邊沿檢測(cè)算法得到料位邊沿，并計(jì)算得到料位值Y (j)與料位比對(duì)值L2，(計(jì)算得到料位 值Y(j)與料位比對(duì)值L2的計(jì)算方法對(duì)于連續(xù)拍攝的圖像，經(jīng)圖像預(yù)處理后，進(jìn)行PCNN邊 沿檢測(cè)，得到料位邊沿，將料位邊沿與料位刻度圖像對(duì)比，得到一組k個(gè)料位值，記為Y(j)， j = 1,2, ...k，計(jì)算 L2 = [Y(l)+Y(2)+...+Y(k)]/k，k 取整數(shù)值)，然后執(zhí)行 209，當(dāng) L2 < hl+h2時(shí)(h2為料位極限位置限位回差值，選取h2等于0. 25m)，執(zhí)行210，然后返回208， 當(dāng)L2 >= hl+h2時(shí)，執(zhí)行207，返回203。
權(quán)利要求
1.一種基于機(jī)器視覺的料倉極限位置動(dòng)態(tài)料位的檢測(cè)方法，其特征在于將系統(tǒng)運(yùn)行 分為檢測(cè)狀態(tài)、監(jiān)測(cè)狀態(tài)、報(bào)警狀態(tài)三種工作狀態(tài)；設(shè)料倉高度為h，料倉下部料位極限位 置為hi ；系統(tǒng)開始工作后，首先將相機(jī)鏡頭焦距設(shè)定到物距對(duì)應(yīng)hi處，系統(tǒng)進(jìn)入檢測(cè)狀態(tài)， 在檢測(cè)狀態(tài)下，連續(xù)拍攝一組η幅圖像，計(jì)算預(yù)處理后圖像的圖像熵值V (i)，并計(jì)算得到 圖像熵比對(duì)值Tl，當(dāng)Tl < = Z時(shí)(Z為預(yù)先取得的圖像熵上限值)，返回檢測(cè)狀態(tài)的初始狀 態(tài)，進(jìn)行下一組η幅圖像的比對(duì)操作，當(dāng)Tl > Z時(shí)，系統(tǒng)進(jìn)入監(jiān)測(cè)狀態(tài)；監(jiān)測(cè)狀態(tài)下，連續(xù)拍 攝一組m幅圖像，計(jì)算預(yù)處理后圖像的圖像熵值τ, (j)，并計(jì)算得到圖像熵比對(duì)值T2，當(dāng)T2 <=Z時(shí)，則返回檢測(cè)狀態(tài)，當(dāng)T2 > Z時(shí)，則對(duì)于拍攝的一組m幅圖像采用料位邊沿檢測(cè)算 法得到料位邊沿，并計(jì)算得到料位值Y(i)與料位比對(duì)值Li，當(dāng)Ll > = hi時(shí)，返回監(jiān)測(cè)狀態(tài) 的初始狀態(tài)，當(dāng)Ll < hi時(shí)，系統(tǒng)進(jìn)入報(bào)警狀態(tài)；報(bào)警狀態(tài)下，連續(xù)拍攝一組k幅圖像，對(duì)于 拍攝的一組k幅圖像采用料位邊沿檢測(cè)算法得到料位邊沿，并計(jì)算得到料位值Y (j)與料位 比對(duì)值L2，當(dāng)L2 < = hl+h2時(shí)(h2為料位極限位置限位回差值)，繼續(xù)報(bào)警，然后返回報(bào)警 狀態(tài)的初始狀態(tài)，當(dāng)L2 > hl+h2時(shí)，解除報(bào)警狀態(tài)，返回監(jiān)測(cè)狀態(tài)。
2.如權(quán)利要求1所述的檢測(cè)方法，預(yù)先取得的圖像熵上限值Z的獲得方法，其特征在 于首先將相機(jī)鏡頭焦距設(shè)定到物距對(duì)應(yīng)hi處，將料位調(diào)整到2hl處，拍攝一組t幅圖像， 圖像經(jīng)預(yù)處理后分別計(jì)算每幅圖像的圖像熵，記作Zl，Z2，...Zt，計(jì)算圖像熵上限值Z = (Z1+Z2+. · · +Zt)/to
3.如權(quán)利要求1所述的檢測(cè)方法，檢測(cè)狀態(tài)下，計(jì)算預(yù)處理后圖像的圖像熵Ζ’(i)，并 計(jì)算得到圖像熵比對(duì)值Tl的方法，其特征在于首先，對(duì)連續(xù)拍攝的一組η幅圖像進(jìn)行預(yù)處 理運(yùn)算，包括以下步驟灰度拉伸、微分計(jì)算、二值分割，然后再計(jì)算其圖像熵，得到一組η 個(gè)圖像熵值，記為 Ζ，(i)，i = 1，2，···，n;計(jì)算Tl = [Ζ，(1)+Ζ，(2)+...+Ζ，(η)]/η，η 取整數(shù)值。
4.如權(quán)利要求1所述的檢測(cè)方法，監(jiān)測(cè)狀態(tài)下，計(jì)算預(yù)處理后圖像的圖像熵Ζ’(j), 并計(jì)算得到圖像熵比對(duì)值T2的方法，其特征在于首先，對(duì)圖像進(jìn)行預(yù)處理運(yùn)算，然 后計(jì)算其圖像熵，得到一組m個(gè)圖像熵值，記為V (j), j = 1，2，...，m;計(jì)算T2 = [Ζ，(1)+Z，(2)+·· .+Ζ，(m)]/m，m 取整數(shù)值。
5.如權(quán)利要求1所述的檢測(cè)方法，監(jiān)測(cè)狀態(tài)下，計(jì)算得到料位值Y(i)與料位比對(duì)值 Ll的計(jì)算方法，其特征在于對(duì)于連續(xù)拍攝的圖像，經(jīng)圖像預(yù)處理后，進(jìn)行PCNN邊沿檢測(cè)， 得到料位邊沿，將料位邊沿與料位刻度圖像比對(duì)，得到一組m個(gè)料位值，記為Y(i)，i = 1， 2，... m，計(jì)算 Ll = [Y(l)+YQ)+...+Y(m)]/m，m 取整數(shù)值。
6.如權(quán)利要求1所述的檢測(cè)方法，報(bào)警狀態(tài)下，計(jì)算得到料位值Y(j)與料位比對(duì)值 L2的計(jì)算方法，其特征在于對(duì)于連續(xù)拍攝的圖像，經(jīng)圖像預(yù)處理后，進(jìn)行PCNN邊沿檢測(cè)， 得到料位邊沿，將料位邊沿與料位刻度圖像對(duì)比，得到一組k個(gè)料位值，記為Y(j)，j = 1， 2，..丄，計(jì)算1^2 = [Y(l)+Y(2)+...+Y(k)]/k，k 取整數(shù)值。
7.如權(quán)利要求5、6所述的檢測(cè)方法，料位刻度圖像的獲得方法，其特征在于首先，將 相機(jī)鏡頭焦距調(diào)節(jié)到對(duì)應(yīng)物距hi處，在料倉底部(料位區(qū)間W，2hl])的倉壁上，豎立標(biāo) 尺，按照料倉料位檢測(cè)的絕對(duì)誤差值A(chǔ)h設(shè)置標(biāo)尺標(biāo)識(shí)，每間隔一個(gè)Ah值對(duì)應(yīng)一個(gè)標(biāo)尺標(biāo) 識(shí)，然后拍攝圖像，這樣得到帶有標(biāo)尺的圖像，經(jīng)圖像處理得到料位刻度圖像。
8.如權(quán)利要求1所述的檢測(cè)方法，料位極限位置限位回差值h2的取值方法，其特征在于選取h2等于絕對(duì)誤差值A(chǔ)h。
全文摘要
本發(fā)明是一種基于數(shù)字相機(jī)、輔助照明設(shè)備，采用圖像處理方式的料倉極限位置動(dòng)態(tài)料位的檢測(cè)方法。本發(fā)明通過拍攝料倉圖像，對(duì)圖像進(jìn)行實(shí)時(shí)處理，完成對(duì)于動(dòng)態(tài)料位的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，實(shí)現(xiàn)料位的超限報(bào)警。本發(fā)明通過分析料倉極限位置圖像的特點(diǎn)，以采用圖像處理方式提取的特定圖像特征為依據(jù)，將料倉極限位置附近的動(dòng)態(tài)料位對(duì)應(yīng)于檢測(cè)狀態(tài)、監(jiān)測(cè)狀態(tài)、報(bào)警狀態(tài)三種工作狀態(tài)，實(shí)現(xiàn)料位的超限報(bào)警，具有實(shí)時(shí)性好，可靠性高的特點(diǎn)，特別適用于煤礦井下煤倉等對(duì)于料倉極限位置料位有安全性強(qiáng)制要求的場(chǎng)合。
文檔編號(hào)G01D11/24GK102116661SQ20101051114
公開日2011年7月6日 申請(qǐng)日期2010年10月19日 優(yōu)先權(quán)日2010年10月19日
發(fā)明者孫繼平, 趙春鵬 申請(qǐng)人:中國礦業(yè)大學(xué)(北京)