[发明专利]基于虚拟仪器智能相机的煤仓煤位检测方法

说明书

技术领域

本发明基于虚拟仪器智能相机的煤仓煤位检测方法，属于煤矿设备自动化在线监测技术领域，涉及一种通过三个智能相机获得的参照物的深度图进行匹配，在模糊和光线较弱的环境下，更可靠的提取精确的距离信息，测量煤仓煤位高度的检测方法的技术方案。

背景技术

随着信息技术的高速发展，高速处理字符、声音和图像信息的数字终端来提供可支持三维图像和声音的多媒体服务，并且已经积极的实施了有关提供三维真实多媒体服务的三维信息通信服务的研究。近来已经实施了关于立体视觉系统的研究，该系统能够将检测系统与位于系统前方的物体的距离，通过将三维空间映射入二维空间中的立体相机，根据立体相机的几何排布恢复三维信息。

目前，公知的煤仓煤位检测技术主要有电容传感式煤位检测系统、重锤式煤位检测系统、超声波煤位检测系统、激光测距煤位检测系统、微波雷达煤位检测系统、核辐射煤位探测系统等，尽管煤位探测系统在煤炭生产企业中得到了广泛的应用，但是通过调查资料的分析发现：煤位探测系统一旦失效，在各种因素的影响下使得维修工作变得十分困难，正如在2004年12月发表的煤炭学报第29卷第6期由中国矿业大学孙继平教授撰写的科技论文《概率哈夫变换在井下煤仓煤位检测中的应用》中提到的，这种现象说明了目前的煤位探测系统尚有待于改进。如果不能准确的计量煤仓的煤位，就不能保证煤仓自动化配煤系统的稳定运行，及磨煤机入炉煤的安全供应，每分钟损失近百万元，影响整个燃煤电厂的正常运行。

发明内容

本发明基于虚拟仪器智能相机的煤仓煤位检测方法的目的在于：由于应用智能相机观测煤仓内煤位的变化，集合精度高，稳定性高，灵敏度高，对人的伤害少的诸多优点，而且在模糊光线较弱的条件下，智能相机的分辨率高于1280X1024，且最高帧速率为13fps，其成像效果可以与胶片媲美，为后期的图像处理提供方便，为有效掌控煤仓内煤位的变化提供信息化“档案”管理依据，因此，为了克服现有的煤仓煤位检测系统的失效现象以及维修现状的不足，提供一种基于虚拟仪器智能相机的煤仓煤位检测方法，该方法不仅安装方便，而且提高了距离信息的准确度，而且能实时分析出煤仓内的煤位是否超出阈值。

本发明基于虚拟仪器智能相机的煤仓煤位检测方法，其特征在于是通过将三个智能相机获得的参照物的深度图进行匹配，在模糊和光线较弱的环境下，更可靠的提取精确的距离信息，测量煤仓煤位高度的检测方法：

、智能相机安装，在煤仓的三个方向分别安装西智能相机1、南智能相机2和东智能相机3，且这三个智能相机需安装在同一个水平面上，再用钢丝悬挂固定智能相机，实时观测煤仓内煤位的变化情况，以提取煤位在三个方向上的位置变化情况的图像；

、图像采集，采用LabVIEW软件，通过调用动态链接库驱动通用图像采集卡完成对中获取图像的采集，采集图像的帧速率达到25帧每秒；

、煤仓内煤位的确定，利用NI-IMAQ Vision视频处理模块，对所采集到的图像进行处理，根据像素坐标系和物理坐标系之间的相互转化来确定煤仓内煤位的变化情况，将上述中三个智能相机采集获得的图像放入像素坐标系中，以图像右下角为坐标原点O，每一个像素点为单位，准确得出煤仓内煤位在图像中的位置信息，然后将三个图像的位置信息进行深度匹配来准确定位煤位在像素坐标系中的轮廓曲线，将获得的位置信息根据像素坐标系与物理坐标系之间的转化关系式：

                                        （公式1）

即物距的倒数加上像距的倒数等于焦距的倒数，转化到物理坐标系中，从而确定煤堆的实际轮廓信息，并且以相机的位置为圆心，相机与煤堆上某点记为（a，b，c)的距离为半径，通过相交圆之间的关系：，

                          （公式2）

推算出煤堆轮廓曲线上点与三个智能相机之间的距离，实时监测煤仓内煤堆的高度变化，来精确确定煤仓内的煤位。