[发明专利]基于图像处理技术的煤矿井下钻孔深度测量方法

权利要求书

1.基于图像处理技术的煤矿井下钻孔深度测量方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤一，根据视频的帧率数自动计算钻头钻入过程的帧数FramIn＝打钻需时间(s)*视频帧率(帧/s)，以及退出过程的帧数FrameOut＝退钻所需时间需时间(s)*视频帧率(帧/s)；

步骤二，选择打钻的钻头矩形框作为目标模板，记录下目标矩形框的位置和大小以及钻头的目标图像；

步骤三，依据均值漂移目标跟踪算法采用核函数加权的特征直方图来描述目标模板，在每帧中对目标模板模型和候选目标模型进行相似性度量，并沿着核直方图相似性的梯度方向迭代搜索目标位置，实现目标跟踪；所述目标跟踪就是根据上一帧的钻头目标位置y₀，在当前帧中寻找使距离最小或者相似性系数最大的位置y₁.在核窗宽确定的条件下，获得目标模版p和候选目标模版q的和直方图模型后，模型之间的匹配距离定义为其中ρ为Bhattacharyya系数，通过不断地沿着相似性度量的梯度方向移动到新的位置直至收敛，得到当前新的位置；

步骤四，钻井过程中钻头的运动为不断抖动着前进与后退，所以对跟踪结果的距离轨迹先采用中值平滑处理，平滑后某时刻t的偏移距离为d′(f)＝med{d(t-k，t+k)}，其中k为滤波尺寸参数，通过寻找平滑后的跟踪结果偏移距离的显著跳跃判断单次钻杆运动的划分，同时需满足两次连续跳跃的时间差符合设定的时间要求，即满足T_i+1-T_i＞a*(FrameIn+FrameOut)，a在0到1之间，则为一个钻杆数量；

步骤五，钻孔深度根据分析的钻井钻杆数量可方便测量得知：Depth＝钻杆长度*钻井钻杆数量。

2.根据权利要求1所述的基于图像处理技术的煤矿井下钻孔深度测量方法，其特征在于，所述步骤二还包括选择钻杆方向作为主运动方向，以避免复杂井下环境中多运动目标如工人运动等产生的干扰和遮挡情况，记录方向线段的参数。

3.根据权利要求1所述的基于图像处理技术的煤矿井下钻孔深度测量方法，其特征在于，如果均值漂移算法跟踪到的当前帧的位置偏移到离在步骤二中选择的运动方向一定距离，则认为当前帧目标丢失，该帧结果无效，以持续运动的预测值为目标位置。

4.根据权利要求1所述的基于图像处理技术的煤矿井下钻孔深度测量方法，其特征在于，所述步骤三还包括通过灰度特征、梯度方向特征以及角点特征来判断目标模板和候选模型之间的相似性。

5.根据权利要求1所述的基于图像处理技术的煤矿井下钻孔深度测量方法，其特征在于，所述步骤三还包括定义目标区域，以目标区域几何中心为中心的3倍目标区域面积的领域区域为背景区域，计算区分度D来判断目标和背景的区分程度，D的计算原则定义为其中Ha和Hb分别表示目标区域和背景区域的特征直方图。