一種基于Hough變換的架空索道脫索檢測系統(tǒng)及方法
【專利摘要】本申請公開了一種基于Hough變換的架空索道脫索檢測系統(tǒng)及方法，圖像采集裝置用于實時采集索道圖像信息，計算機處理中心用于對所述索道圖像信息進行預處理，并應用Hough變換原理對預處理后的圖像信息進行直線檢測以得到目標直線，判斷所述目標直線是否在安全范圍內，若所述目標直線超出安全范圍，則向控制裝置發(fā)送控制命令以控制安全制動器進行索道緊急剎車，同時控制警報裝置向管理人員發(fā)出警報信息。該基于Hough變換的架空索道脫索檢測系統(tǒng)通過數字圖像處理技術結合Hough變換原理，不僅節(jié)約了人力成本，提高了架空索道脫索檢測的準確率，而且實現了索道脫索檢測的實時性以及智能性。
【專利說明】一種基于Hough變換的架空索道脫索檢測系統(tǒng)及方法

【技術領域】
[0001] 本發(fā)明涉及索道脫索檢測【技術領域】，特別是涉及一種基于Hough變換的架空索道 脫索檢測系統(tǒng)及方法。

【背景技術】
[0002] 目前社會，架空索道技術在貨運和客運兩個方面得到了廣泛的應用，而索道安 全問題，尤其客運架空索道的安全問題一直受到人們的關注與研究。據國際索協(xié)對1977 年到1980年多條索道的事故統(tǒng)計表明，在索道事故中，吊廂索道脫索事故占總事故率的 18. 5%，吊椅索道脫索事故占10%。因此，索道運行中最大的安全隱患是索道脫索。為了使 索道運行的更加安全可靠，需要對索道進行脫索安全檢測，這樣在鋼絲繩發(fā)生脫落時，檢測 系統(tǒng)會自動發(fā)出警報信號，以避免事故擴大，從而保證乘客的安全和設備的完好。
[0003] 目前的索道中，經常采取脫索擋板和托索座等工程機械方法進行索道脫索檢測， 雖然它們原理簡單，但是可靠性差，難以實現高效、自動、智能的索道脫索檢測。


【發(fā)明內容】

[0004] 有鑒于此，本發(fā)明提供一種基于Hough變換的架空索道脫索檢測系統(tǒng)及方法，以 提高架空索道脫索檢測的可靠性，實現高效、自動、智能的索道脫索檢測。
[0005] 為實現上述目的，本發(fā)明提供如下技術方案：
[0006] 一種基于Hough變換的架空索道脫索檢測系統(tǒng)，包括：圖像采集裝置、計算機處理 中心、警報裝置、控制裝置和安全制動器；
[0007] 所述圖像采集裝置，用于實時采集索道圖像信息，并將采集的索道圖像信息上傳 給所述計算機處理中心；
[0008] 所述計算機處理中心，用于對所述索道圖像信息進行預處理，并應用Hough變換 原理對預處理后的圖像信息進行直線檢測以得到目標直線，判斷所述目標直線是否在安全 范圍內，若所述目標直線超出安全范圍，則分別向所述控制裝置以及所述警報裝置發(fā)送控 制命令；
[0009] 所述控制裝置，用于根據所述計算機處理中心的控制命令，控制所述安全制動器 進行索道緊急剎車；
[0010] 所述警報裝置，用于根據所述計算機處理中心的控制命令向管理人員發(fā)出警報信 肩、。
[0011] 優(yōu)選的，所述圖像采集裝置為光學攝像頭。
[0012] 優(yōu)選的，所述警報裝置為蜂鳴器。
[0013] 優(yōu)選的，該系統(tǒng)還包括與所述圖像采集裝置相連的圖像存儲裝置，用于存儲實時 采集的所述索道圖像信息。
[0014] 優(yōu)選的，所述圖像存儲裝置包括：電荷耦合器件(XD、數字信號處理芯片DSP和數 字硬盤錄像機DVR ;
[0015] 所述電荷耦合器件CCD，用于將所述索道圖像信息對應的光學信號轉化為電信號， 并將所述電信號進行A/D轉換后發(fā)送給所述DSP ;
[0016] 所述數字信號處理芯片DSP，用于對進行A/D轉換后的電信號進行優(yōu)化處理，通過 I/O接口傳輸到所述DVR;
[0017] 所述數字硬盤錄像機DVR，用于利用優(yōu)化處理后的電信號將所述索道圖像信息進 行錄制和保存。
[0018] 優(yōu)選的，所述計算機處理中心包括：監(jiān)控視頻模塊、預處理模塊、直線檢測模塊和 判斷模塊；
[0019] 所述監(jiān)控視頻模塊，用于以預設的幀間隔值選取所述索道圖像信息中的幀圖像， 得到靜態(tài)圖像集；
[0020] 所述預處理模塊，用于對所述靜態(tài)圖像集進行預處理，依次取出所述靜態(tài)圖像集 中的幀圖像在預設閾值條件下進行二值化，得到能夠反映所述索道圖像信息特征的黑白圖 像；
[0021] 所述直線檢測模塊，用于根據Hough變換原理對所述黑白圖像進行直線檢測，得 到目標直線；
[0022] 所述判斷模塊，用于判斷所述目標直線是否在安全范圍內，若所述目標直線超出 安全范圍，則分別向所述控制裝置以及所述警報裝置發(fā)送控制命令。
[0023] -種基于Hough變換的架空索道脫索檢測方法，包括：
[0024] 實時采集索道圖像信息；
[0025] 對所述索道圖像信息進行預處理，并應用Hough變換原理對預處理后的圖像信息 進行直線檢測以得到目標直線，判斷所述目標直線是否在安全范圍內；
[0026] 若所述目標直線超出安全范圍，則控制安全制動器進行索道緊急剎車，同時向管 理人員發(fā)出警報信息。
[0027] 優(yōu)選的，還包括：對實時采集的所述索道圖像信息進行存儲。
[0028] 優(yōu)選的，對實時采集的所述索道圖像信息進行存儲包括：
[0029] 將所述索道圖像信息對應的光學信號轉化為電信號，并將所述電信號進行A/D轉 換；
[0030] 對進行A/D轉換后的電信號進行優(yōu)化處理；
[0031] 利用優(yōu)化處理后的電信號將所述索道圖像信息進行錄制和保存。
[0032] 優(yōu)選的，所述對所述索道圖像信息進行預處理，并應用Hough變換原理對預處理 后的圖像信息進行直線檢測以得到目標直線具體包括：
[0033] 以預設的幀間隔值選取所述索道圖像信息中的幀圖像，得到靜態(tài)圖像集；
[0034] 對所述靜態(tài)圖像集進行預處理，依次取出所述靜態(tài)圖像集中的幀圖像在預設閾值 條件下進行二值化，得到能夠反映所述索道圖像信息特征的黑白圖像；
[0035] 根據Hough變換原理對所述黑白圖像進行直線檢測，得到目標直線。
[0036] 從以上技術方案可以看出，本發(fā)明中，提供的一種基于Hough變換的架空索道脫 索檢測系統(tǒng)及方法，通過圖像采集裝置實時采集索道圖像信息，計算機處理中心對采集的 索道圖像信息進行處理得到目標直線，并判斷目標直線是否在安全范圍內，若不在安全范 圍內，則進行急剎車并發(fā)出警報。該系統(tǒng)通過數字圖像處理技術結合Hough變換原理，不僅 節(jié)約了人力成本，提高了架空索道脫索檢測的準確率，而且實現了索道脫索檢測的實時性 以及智能性。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0037] 為了更清楚地說明本發(fā)明實施例或現有技術中的技術方案，下面將對實施例或現 有技術描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本 發(fā)明的實施例，對于本領域普通技術人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動的前提下，還可以根據 提供的附圖獲得其他的附圖。
[0038] 圖1為本申請實施例一提供的一種基于Hough變換的架空索道脫索檢測系統(tǒng)的結 構示意圖；
[0039] 圖2為本申請實施例二提供的一種基于Hough變換的架空索道脫索檢測系統(tǒng)的結 構示意圖；
[0040] 圖3為本申請實施例二提供的一種計算機處理中心的結構示意圖；
[0041] 圖4為本申請實施例二公開的檢測圖像示意圖；
[0042] 圖5為Hough變換技術原理圖；
[0043] 圖6為本申請實施例二提供的一種圖像存儲裝置的結構示意圖；
[0044] 圖7為本申請實施例三提供的一種基于Hough變換的架空索道脫索檢測方法流程 圖；
[0045] 圖8為本申請實施例四提供的一種基于Hough變換的架空索道脫索檢測方法流程 圖；
[0046] 圖9為本申請實施例四提供的一種對實時采集的索道圖像信息進行存儲的流程 圖；
[0047] 圖10為本申請實施例四提供的一種得到目標直線的流程圖。

【具體實施方式】
[0048] 下面將結合本發(fā)明實施例中的附圖，對本發(fā)明實施例中的技術方案進行清楚、完 整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本發(fā)明一部分實施例，而不是全部的實施例?；?本發(fā)明中的實施例，本領域普通技術人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他 實施例，都屬于本發(fā)明保護的范圍。
[0049] 實施例一
[0050] 本發(fā)明是將索道監(jiān)控與數字圖像處理技術結合起來檢測索道是否發(fā)生脫索現象 的。如圖1所示，圖1為本申請實施例一提供的一種基于Hough變換的架空索道脫索檢測 系統(tǒng)的結構示意圖。該系統(tǒng)包括：圖像采集裝置101、計算機處理中心102、警報裝置103、 控制裝置104和安全制動器105。
[0051] 圖像采集裝置101，用于實時采集索道圖像信息，并將采集的索道圖像信息上傳給 計算機處理中心102。
[0052] 具體的，圖像采集裝置可以為光學攝像頭，也可以為其他的圖像采集裝置，在此不 做限定。
[0053] 利用光學攝像頭對監(jiān)控索道的鋼絲繩運行圖像進行實時采集，并選擇合適的攝像 角度以得到精準的采集圖像，并將采集的圖像信息發(fā)送給計算機處理中心。
[0054] 計算機處理中心102,用于對索道圖像信息進行預處理，并應用Hough變換原理對 預處理后的圖像信息進行直線檢測以得到目標直線，判斷目標直線是否在安全范圍內，若 目標直線超出安全范圍，則分別向控制裝置104以及警報裝置103發(fā)送控制命令。
[0055] 控制裝置104,用于根據計算機處理中心102的控制命令，控制安全制動器105進 行索道緊急剎車。
[0056] 控制裝置與索道中的安全制動器連接，在發(fā)現索道脫索情況時，控制裝置根據計 算機處理中心發(fā)送的控制信號控制安全制動器來控制索道及時停止運行。
[0057] 警報裝置103,用于根據計算機處理中心102的控制命令向管理人員發(fā)出警報信 肩、。
[0058] 警報裝置可以為蜂鳴器，也可以為其他的能夠產生警報功能的裝置，在此不做限 定。警報裝置一般安裝在監(jiān)控中心，這樣有利于第一時間對危機進行處理，避免危險的擴大 化。警報裝置103和控制裝置104是并行連接的，在發(fā)生脫索狀況時，二者同時收到計算機 處理中心發(fā)送的控制信號。
[0059] 從以上技術方案可以看出，本發(fā)明實施例一提供的該基于Hough變換的架空索道 脫索檢測系統(tǒng)，通過圖像采集裝置實時采集索道圖像信息，計算機處理中心對采集的索道 圖像信息進行處理得到目標直線，并判斷目標直線是否在安全范圍內，若不在安全范圍內 貝1J，則進行急剎車并發(fā)出警報。該系統(tǒng)通過數字圖像處理技術結合Hough變換原理，不僅節(jié) 約了人力成本，提高了架空索道脫索檢測的準確率，而且實現了索道脫索檢測的實時性以 及智能性。
[0060] 實施例二
[0061] 如圖2所示，圖2為本申請實施例二提供的一種基于Hough變換的架空索道脫索 檢測系統(tǒng)的結構示意圖。該系統(tǒng)包括：圖像采集裝置201、計算機處理中心202、警報裝置 203、控制裝置204、安全制動器205以及圖像存儲裝置206。
[0062]圖像采集裝置201，用于實時采集索道圖像信息，并將采集的索道圖像信息上傳給 計算機處理中心202。
[0063] 具體的，圖像采集裝置可以為光學攝像頭，也可以為其他的圖像采集裝置，在此不 做限定。
[0064] 利用光學攝像頭對監(jiān)控索道的鋼絲繩運行圖像進行實時采集，并選擇合適的攝像 角度以得到精準的采集圖像，并將采集的圖像信息發(fā)送給計算機處理中心。
[0065] 計算機處理中心202,用于對索道圖像信息進行預處理，并應用Hough變換原理對 預處理后的圖像信息進行直線檢測以得到目標直線，判斷目標直線是否在安全范圍內，若 目標直線超出安全范圍，則分別向控制裝置204以及警報裝置203發(fā)送控制命令。
[0066] 在索道監(jiān)控系統(tǒng)的基礎上，采用數字圖像處理技術對上述采集的索道運行圖像進 行脫索檢測，其中包括提取視頻幀圖像技術、預處理技術和基于Hough變換的直線檢測技 術，這些將主要在計算機處理中心15中實現，它是整個檢測系統(tǒng)的核心部件。
[0067] 如圖3所示，圖3為本申請實施例二提供的一種計算機處理中心的結構示意圖。 計算機處理中心包括：監(jiān)控視頻模塊301、預處理模塊302、直線檢測模塊303和判斷模塊 304。
[0068] 監(jiān)控視頻模塊301，用于以預設的幀間隔值選取索道圖像信息中的幀圖像，得到靜 態(tài)圖像集。
[0069]由于監(jiān)控視頻，即采集的索道圖像信息是由一幀幀的靜態(tài)圖像構成的，在監(jiān)控視 頻中以固定的幀間隔值選取其中的幀圖像，得到靜態(tài)圖像集，幀間隔的大小取決于視頻幀 速和檢測系統(tǒng)檢測速度。具體的，根據視頻的幀結構，可以從監(jiān)控視頻中按照一定的幀間隔 來選取幀圖像，得到一個靜態(tài)圖像集，本實例中所得到的監(jiān)控視頻幀速值是29幀/秒，時長 是一分鐘左右，在不影響檢測系統(tǒng)檢測效果的基礎上，為了提高檢測效率，實例中選擇的幀 間隔是3。
[0070] 預處理模塊302,用于對靜態(tài)圖像集進行預處理，依次取出靜態(tài)圖像集中的幀圖像 在預設閾值條件下進行二值化，得到能夠反映索道圖像信息特征的黑白圖像。
[0071] 得到的靜態(tài)圖像集是按監(jiān)控視頻中圖像出現的時間先后順序依次排序的，對靜態(tài) 圖像集進行預處理，依次取出其中的圖像在合適的閾值下進行二值化處理，達到去除噪聲 和干擾的目的，將圖像的各像素點的灰度值與閾值對比后，把大于或等于該閾值的像素點 賦值為255,組成目標區(qū)域，相反，小于該閾值的所有像素點被置于區(qū)域之外,賦值為0,使 原來的彩色圖像通過適當的閾值變成仍能反映圖像中整體和局部特征的黑白圖像。此外為 了得到理想的二值圖像，閾值的選擇十分的關鍵。由于圖像中亮度值不同，選擇一個合適的 閾值，使圖像中亮度值較高的鋼絲繩25區(qū)域變?yōu)榘咨?，其他區(qū)域大部分變?yōu)楹谏_到去 除圖像中干擾和噪聲，突出檢測目標區(qū)域的目的。
[0072] 如圖4所示，圖4為本申請實施例二公開的檢測圖像示意圖。抱索器21是吊廂或 者吊椅等運載工具與鋼絲繩相連接的部件；托索輪組22是向上支撐鋼絲繩的輥輪組；虛線 23是指抱索器經過此處時，即經過檢測系統(tǒng)時檢測到的目標直線；24是指目標直線的安全 范圍；25是指鋼絲繩；支架26是在索道線路上用以支撐鋼絲繩的建筑物。
[0073] 采用平均值法，通過對閾值的動態(tài)調節(jié)使圖像中的目標區(qū)域突出出來，得到理想 的黑白圖像。其中，在閾值為0.7時，黑白圖像干擾噪聲最小，目標區(qū)域最突出，直線檢測的 效果最好。本發(fā)明中的目標區(qū)域是圖像中的鋼絲繩25區(qū)域，目標直線是指檢測到的鋼絲繩 25位置。
[0074] 直線檢測模塊303,用于根據Hough變換原理對黑白圖像進行直線檢測，得到目標 直線。
[0075] 如圖5所示，圖5為Hough變換技術原理圖。X，y為黑白圖像二維空間的坐標，P 為黑白圖像二維空間中直線與原點的距離，Θ為黑白圖像二維空間中距離直線與x軸的夾 角。根據Hough變換的相應原理可知，參數空間（Ρ，Θ)是極坐標空間，圖像空間和參數空 間具有點一線對偶性，將圖像空間中的檢測問題轉換到參數空間中，和黑白圖像二維空間 (X，y)的對應關系為：p = xcos Θ +ySin Θ，通過在參數極坐標空間里進行簡單的極坐標點 個數的累加統(tǒng)計，然后在參數極坐標空間尋找累加器峰值的方法來檢測直線。
[0076] 根據Hough變換的相應原理可知，將黑白圖像二維空間中線段的長短轉變?yōu)閰?空間中對應坐標點累加器值的大小，線段越長對應的參數空間中累加器的值越大，反之則 越小。觀測黑白圖像可以看出鋼絲繩25區(qū)域在圖像中是一條呈線段狀的最長直線，因此 在參數空間中累加器的最大值所對應的極坐標點，就是目標直線在參數空間對應點，所以 選擇累加器最大值的極坐標點（P d，9d)作為檢測目標直線的參數，根據對應關系是：p = xcos Θ +ysin θ，可以得到黑白圖像中的目標直線方程：y = p d/sin Θ d-x/c〇t Θ d并顯示出 來。具體算法如下：
[0077] 1)對參數空間進行離散化，使Θ在[0, π]內均勻的取Μ個值，P的采樣個數為 Ν；
[0078] 2)對累加器數組H( P i，θ ρ進行初始化；
[0079] H( p i，Θ j.) = 〇 ;i = 〇, 1，…，M_1 ; j = 0, 1，…N-1
[0080] 3)計算圖像中每一個像素點（xm，yn)在參數空間的對應坐標點（P i，θ p ;
[0081] p i = ynsin Θ j+xmcos θ』
[0082] 4)在累加器數組中增加 H(P i，Θ p對應的累加器值；
[0083] H(p i； Θ j) = H(p i； Θ p+l
[0084] 5)尋找到累加器的峰值對應極坐標點（Pd，0d)，在圖像中找到對應直線。
[0085] y = p d/sin Θ d-x/cot Θ d
[0086] 判斷模塊304,用于判斷目標直線是否在安全范圍內，若目標直線超出安全范圍， 則分別向控制裝置以及警報裝置發(fā)送控制命令。
[0087] 由于抱索器21使相應的鋼絲繩部分變寬，導致圖像在二值化后目標區(qū)域的形狀 發(fā)生變化，在檢測目標直線時，使檢測到的目標直線不是沿鋼絲繩25的方向，而是如圖4中 的虛線23所示，有部分直線會在抱索器21區(qū)域，結果有所偏差，但此時索道并未發(fā)生脫索， 故需要預先設定一個安全范圍24。安全范圍24的設定需要通過對大量檢測圖像中目標直 線位置的觀測和統(tǒng)計，以抱索器21經過時所檢測到的目標直線23位置和鋼絲繩25的正常 運行位置為邊界。
[0088] 如果檢測到的目標直線：在所設定的安全范圍24內，則說明鋼絲繩25處在正確 的位置，架空索道未發(fā)生脫索現象，繼而從靜態(tài)圖像集選取下一幅圖像進行檢測，步驟和檢 測前一幅圖像一樣，若超出所設定的安全范圍24,則說明鋼絲繩脫索，需要啟動的報警裝置 和控制裝置。報警裝置一般設定在計算機的監(jiān)控中心，這樣有利于第一時間對危機進行處 理，避免危險的擴大化?？刂蒲b置與索道中的安全制動器連接，使索道能及時停止運行。
[0089] 控制裝置204,用于根據計算機處理中心202的控制命令，控制安全制動器105進 行索道緊急剎車。
[0090] 控制裝置與索道中的安全制動器連接，在發(fā)現索道脫索情況時，控制裝置根據計 算機處理中心發(fā)送的控制信號控制安全制動器來控制索道及時停止運行。
[0091] 警報裝置203,用于根據計算機處理中心202的控制命令向管理人員發(fā)出警報信 肩、。
[0092] 警報裝置可以為蜂鳴器，也可以為其他的能夠產生警報功能的裝置，在此不做限 定。警報裝置一般安裝在監(jiān)控中心，這樣有利于第一時間對危機進行處理，避免危險的擴大 化。
[0093] 警報裝置203和控制裝置204是并行連接的，在發(fā)生脫索狀況時，二者同時收到計 算機處理中心發(fā)送的控制信號。
[0094] 與圖像采集裝置201相連的圖像存儲裝置206,用于存儲實時采集的索道圖像信 肩、。
[0095] 如圖6所示，圖6為本申請實施例二提供的一種圖像存儲裝置的結構示意圖。所 述圖像存儲裝置包括：電荷耦合器件c⑶601、數字信號處理芯片DSP602和數字硬盤錄像機 DVR603。
[0096] (XD601，用于將索道圖像信息對應的光學信號轉化為電信號，并將電信號進行A/D 轉換后發(fā)送給DSP602。
[0097] DSP602,用于對進行A/D轉換后的電信號進行優(yōu)化處理，通過I/O接口傳輸到 DVR603。
[0098] DVR603,用于利用優(yōu)化處理后的電信號將索道圖像信息進行錄制和保存。
[0099] 為了節(jié)省存儲空間，同時便于采集的索道圖像信息的提取和回放，需要將圖像在 DSP (DIGITAL SIGNAL PROCESSING，數字信號處理芯片）中進行壓縮，然后保存在數字硬盤 錄像機中。
[0100] 從以上技術方案可以看出，本發(fā)明實施例二提供的該基于Hough變換的架空索道 脫索檢測系統(tǒng)，通過圖像采集裝置實時采集索道圖像信息，并利用圖像存儲裝置進行視頻 存儲以便事后對視頻的提取和回放，計算機處理中心對采集的索道圖像信息進行處理得到 目標直線，并判斷目標直線是否在安全范圍內，若不在安全范圍內，則進行急剎車并發(fā)出警 報。該系統(tǒng)通過數字圖像處理技術結合Hough變換原理，不僅節(jié)約了人力成本，提高了架空 索道脫索檢測的準確率，而且實現了索道脫索檢測的實時性以及智能性，進一步的還能夠 通過對存儲視頻的提取和回放進行事后調查取證。
[0101] 實施例三
[0102] 如圖7所示，圖7為本申請實施例三提供的一種基于Hough變換的架空索道脫索 檢測方法流程圖。該方法包括：
[0103] S701 :實時采集索道圖像信息。
[0104] S702 :對索道圖像信息進行預處理，應用Hough變換原理得到目標直線，并判斷目 標直線是否在安全范圍內。
[0105] 具體的，對索道圖像信息進行預處理，并應用Hough變換原理對預處理后的圖像 信息進行直線檢測以得到目標直線，判斷目標直線是否在安全范圍內。
[0106] S703:若目標直線超出安全范圍，則控制安全制動器進行索道緊急剎車，同時向管 理人員發(fā)出警報信息。
[0107] 從以上技術方案可以看出，本發(fā)明實施例三提供的該基于Hough變換的架空索道 脫索檢測方法，通過實時采集索道圖像信息，對采集的索道圖像信息進行處理得到目標直 線，并判斷目標直線是否在安全范圍內，若不在安全范圍內則，則進行急剎車并發(fā)出警報。 該方法通過數字圖像處理技術結合Hough變換原理，不僅節(jié)約了人力成本，提高了架空索 道脫索檢測的準確率，而且實現了索道脫索檢測的實時性以及智能性。
[0108] 實施例四
[0109] 如圖8所不，圖8為本申請實施例四提供的一種基于Hough變換的架空索道脫索 檢測方法流程圖。該方法包括：
[0110] S801 :實時采集索道圖像信息。
[0111] S802 :對實時采集的索道圖像信息進行存儲。
[0112] 如圖9所示，圖9為本申請實施例四提供的一種對實時采集的索道圖像信息進行 存儲的流程圖。包括：
[0113] S901 :將索道圖像信息對應的光學信號轉化為電信號，并將電信號進行A/D轉換。
[0114] S902 :對進行A/D轉換后的電信號進行優(yōu)化處理。
[0115] S903:利用優(yōu)化處理后的電信號將索道圖像信息進行錄制和保存。
[0116] 為了節(jié)省存儲空間，同時便于采集的索道圖像信息的提取和回放，需要將圖像在 DSP (DIGITAL SIGNAL PROCESSING，數字信號處理芯片）中進行壓縮，然后保存在數字硬盤 錄像機中。
[0117] S803 :對索道圖像信息進行預處理，應用Hough變換原理得到目標直線，并判斷目 標直線是否在安全范圍內。
[0118] 具體的，對索道圖像信息進行預處理，并應用Hough變換原理對預處理后的圖像 信息進行直線檢測以得到目標直線，判斷目標直線是否在安全范圍內。
[0119] 如圖10所示，圖10為本申請實施例四提供的一種得到目標直線的流程圖。具體 包括：
[0120] S1001 :以預設的幀間隔值選取索道圖像信息中的幀圖像，得到靜態(tài)圖像集。
[0121] 由于監(jiān)控視頻，即采集的索道圖像信息是由一幀幀的靜態(tài)圖像構成的，在監(jiān)控視 頻中以固定的幀間隔值選取其中的幀圖像，得到靜態(tài)圖像集，幀間隔的大小取決于視頻幀 速和檢測系統(tǒng)檢測速度。具體的，根據視頻的幀結構，可以從監(jiān)控視頻中按照一定的幀間隔 來選取幀圖像，得到一個靜態(tài)圖像集，本實例中所得到的監(jiān)控視頻幀速值是29幀/秒，時長 是一分鐘左右，在不影響檢測系統(tǒng)檢測效果的基礎上，為了提高檢測效率，實例中選擇的幀 間隔是3。
[0122] S1002:對靜態(tài)圖像集進行預處理，依次取出靜態(tài)圖像集中的幀圖像在預設閾值條 件下進行二值化，得到能夠反映索道圖像信息特征的黑白圖像。
[0123] 得到的靜態(tài)圖像集是按監(jiān)控視頻中圖像出現的時間先后順序依次排序的，對靜態(tài) 圖像集進行預處理，依次取出其中的圖像在合適的閾值下進行二值化處理，達到去除噪聲 和干擾的目的，將圖像的各像素點的灰度值與閾值對比后，把大于或等于該閾值的像素點 賦值為255,組成目標區(qū)域，相反，小于該閾值的所有像素點被置于區(qū)域之外,賦值為0,使 原來的彩色圖像通過適當的閾值變成仍能反映圖像中整體和局部特征的黑白圖像。此外為 了得到理想的二值圖像，閾值的選擇十分的關鍵。由于圖像中亮度值不同，選擇一個合適的 閾值，使圖像中亮度值較高的鋼絲繩區(qū)域變?yōu)榘咨?，其他區(qū)域大部分變?yōu)楹谏_到去除圖 像中干擾和噪聲，突出檢測目標區(qū)域的目的。
[0124] S1003 :根據Hough變換原理對黑白圖像進行直線檢測，得到目標直線。
[0125] 根據Ho u gh變換的相應原理可知，將黑白圖像二維空間中線段的長短轉變?yōu)閰?數空間中對應坐標點累加器值的大小，線段越長對應的參數空間中累加器的值越大，反之 則越小。觀測黑白圖像可以看出鋼絲繩區(qū)域在圖像中是一條呈線段狀的最長直線，因此在 參數空間中累加器的最大值所對應的極坐標點，就是目標直線在參數空間對應點，所以選 擇累加器最大值的極坐標點（P d，9d)作為檢測目標直線的參數，根據對應關系是：p = XCOS Θ +ysin Θ，可以得到黑白圖像中的目標直線方程：y = p d/sin Θ d-x/c〇t Θ d并顯示出 來。具體算法如下：
[0126] 1)對參數空間進行離散化，使Θ在[0, ji]內均勻的取Μ個值，P的采樣個數為 Ν；
[0127] 2)對累加器數組Η ( P i，θ p進行初始化；
[0128] H(P i，Θ j) = 〇 ;i = 〇, 1，;j = 0, 1，…N-l
[0129] 3)計算圖像中每一個像素點（xm, yn)在參數空間的對應坐標點（P i, Θ p ;
[0130] p i = ynsin Θ j+xmcos θ』
[0131] 4)在累加器數組中增加 H(P i，Θ p對應的累加器值；
[0132] H(p i； Θ j) = H(p i； Θ p+l
[0133] 5)尋找到累加器的峰值對應極坐標點（Pd，0d)，在圖像中找到對應直線。
[0134] y = p d/sin Θ d-x/cot Θ d
[0135] S804:若目標直線超出安全范圍，則控制安全制動器進行索道緊急剎車，同時向管 理人員發(fā)出警報信息。
[0136] 由于抱索器使相應的鋼絲繩部分變寬，導致圖像在二值化后目標區(qū)域的形狀發(fā)生 變化，在檢測目標直線時，使檢測到的目標直線不是沿鋼絲繩的方向，但此時索道并未發(fā)生 脫索，故需要預先設定一個安全范圍。安全范圍的設定需要通過對大量檢測圖像中目標直 線位置的觀測和統(tǒng)計，以抱索器經過時所檢測到的目標直線位置和鋼絲繩的正常運行位置 為邊界。
[0137] 如果檢測到的目標直線：在所設定的安全范圍內，則說明鋼絲繩處在正確的位 置，架空索道未發(fā)生脫索現象，繼而從靜態(tài)圖像集選取下一幅圖像進行檢測，步驟和檢測前 一幅圖像一樣，若超出所設定的安全范圍，則說明鋼絲繩脫索，需要啟動的報警裝置和控制 裝置。報警裝置一般設定在計算機的監(jiān)控中心，這樣有利于第一時間對危機進行處理，避免 危險的擴大化?？刂蒲b置與索道中的安全制動器連接，使索道能及時停止運行。
[0138] 從以上技術方案可以看出，本發(fā)明實施例四提供的該基于Hough變換的架空索道 脫索檢測方法，通過實時采集索道圖像信息，并進行視頻存儲以便事后對視頻的提取和回 放，對采集的索道圖像信息進行處理得到目標直線，并判斷目標直線是否在安全范圍內，若 不在安全范圍內則，則進行急剎車并發(fā)出警報。該方法通過數字圖像處理技術結合Hough 變換原理，不僅節(jié)約了人力成本，提高了架空索道脫索檢測的準確率，而且實現了索道脫索 檢測的實時性以及智能性，進一步的還能夠通過對存儲視頻的提取和回放進行事后調查取 證。
[0139] 最后，還需要說明的是，在本文中，諸如第一和第二等之類的關系術語僅僅用來將 一個實體或者操作與另一個實體或操作區(qū)分開來，而不一定要求或者暗示這些實體或操作 之間存在任何這種實際的關系或者順序。而且，術語"包括"、"包含"或者其任何其他變體 意在涵蓋非排他性的包含，從而使得包括一系列要素的過程、方法、物品或者設備不僅包括 那些要素，而且還包括沒有明確列出的其他要素，或者是還包括為這種過程、方法、物品或 者設備所固有的要素。在沒有更多限制的情況下，由語句"包括一個……"限定的要素，并 不排除在包括所述要素的過程、方法、物品或者設備中還存在另外的相同要素。
[0140] 本說明書中各個實施例采用遞進的方式描述，每個實施例重點說明的都是與其他 實施例的不同之處，各個實施例之間相同相似部分互相參見即可。
[0141] 對所公開的實施例的上述說明，使本領域專業(yè)技術人員能夠實現或使用本申請。 對這些實施例的多種修改對本領域的專業(yè)技術人員來說將是顯而易見的，本文中所定義的 一般原理可以在不脫離本申請的精神或范圍的情況下，在其它實施例中實現。因此，本申請 將不會被限制于本文所示的這些實施例，而是要符合與本文所公開的原理和新穎特點相一 致的最寬的范圍。
【權利要求】
1. 一種基于Hough變換的架空索道脫索檢測系統(tǒng)，其特征在于，包括：圖像采集裝置、 計算機處理中心、警報裝置、控制裝置和安全制動器； 所述圖像采集裝置，用于實時采集索道圖像信息，并將采集的索道圖像信息上傳給所 述計算機處理中心； 所述計算機處理中心，用于對所述索道圖像信息進行預處理，并應用Hough變換原理 對預處理后的圖像信息進行直線檢測以得到目標直線，判斷所述目標直線是否在安全范圍 內，若所述目標直線超出安全范圍，則分別向所述控制裝置以及所述警報裝置發(fā)送控制命 令； 所述控制裝置，用于根據所述計算機處理中心的控制命令，控制所述安全制動器進行 索道緊急剎車； 所述警報裝置，用于根據所述計算機處理中心的控制命令向管理人員發(fā)出警報信息。
2. 根據權利要求1所述的檢測系統(tǒng)，其特征在于，所述圖像采集裝置為光學攝像頭。
3. 根據權利要求1所述的檢測系統(tǒng)，其特征在于，所述警報裝置為蜂鳴器。
4. 根據權利要求1所述的檢測系統(tǒng)，其特征在于，該系統(tǒng)還包括與所述圖像采集裝置 相連的圖像存儲裝置，用于存儲實時采集的所述索道圖像信息。
5. 根據權利要求4所述的檢測系統(tǒng)，其特征在于，所述圖像存儲裝置包括：電荷耦合器 件(XD、數字信號處理芯片DSP和數字硬盤錄像機DVR ; 所述電荷耦合器件CCD，用于將所述索道圖像信息對應的光學信號轉化為電信號，并將 所述電信號進行A/D轉換后發(fā)送給所述DSP ; 所述數字信號處理芯片DSP，用于對進行A/D轉換后的電信號進行優(yōu)化處理，通過I/O 接口傳輸到所述DVR; 所述數字硬盤錄像機DVR，用于利用優(yōu)化處理后的電信號將所述索道圖像信息進行錄 制和保存。
6. 根據權利要求1所述的檢測系統(tǒng)，其特征在于，所述計算機處理中心包括：監(jiān)控視頻 模塊、預處理模塊、直線檢測模塊和判斷模塊； 所述監(jiān)控視頻模塊，用于以預設的幀間隔值選取所述索道圖像信息中的幀圖像，得到 靜態(tài)圖像集； 所述預處理模塊，用于對所述靜態(tài)圖像集進行預處理，依次取出所述靜態(tài)圖像集中的 幀圖像在預設閾值條件下進行二值化，得到能夠反映所述索道圖像信息特征的黑白圖像； 所述直線檢測模塊，用于根據Hough變換原理對所述黑白圖像進行直線檢測，得到目 標直線； 所述判斷模塊，用于判斷所述目標直線是否在安全范圍內，若所述目標直線超出安全 范圍，則分別向所述控制裝置以及所述警報裝置發(fā)送控制命令。
7. -種基于Hough變換的架空索道脫索檢測方法，其特征在于，包括： 實時采集索道圖像信息； 對所述索道圖像信息進行預處理，并應用Hough變換原理對預處理后的圖像信息進行 直線檢測以得到目標直線，判斷所述目標直線是否在安全范圍內； 若所述目標直線超出安全范圍，則控制安全制動器進行索道緊急剎車，同時向管理人 員發(fā)出警報信息。
8. 根據權利要求7所述的檢測方法，其特征在于，還包括：對實時采集的所述索道圖像 信息進行存儲。
9. 根據權利要求8所述的檢測方法，其特征在于，對實時采集的所述索道圖像信息進 行存儲包括： 將所述索道圖像信息對應的光學信號轉化為電信號，并將所述電信號進行A/D轉換； 對進行A/D轉換后的電信號進行優(yōu)化處理； 利用優(yōu)化處理后的電信號將所述索道圖像信息進行錄制和保存。
10. 根據權利要求7所述的檢測方法，其特征在于，所述對所述索道圖像信息進行預 處理，并應用Hough變換原理對預處理后的圖像信息進行直線檢測以得到目標直線具體包 括： 以預設的幀間隔值選取所述索道圖像信息中的幀圖像，得到靜態(tài)圖像集； 對所述靜態(tài)圖像集進行預處理，依次取出所述靜態(tài)圖像集中的幀圖像在預設閾值條件 下進行二值化，得到能夠反映所述索道圖像信息特征的黑白圖像； 根據Hough變換原理對所述黑白圖像進行直線檢測，得到目標直線。
【文檔編號】G06T7/00GK104159080SQ201410397589
【公開日】2014年11月19日 申請日期:2014年8月13日 優(yōu)先權日:2014年8月13日
【發(fā)明者】馮顯宗, 張濤, 唐迪, 陳曉亮 申請人:馮顯宗, 張濤, 唐迪