[发明专利]一种基于嵌入式平台的矿物浮选泡沫尺寸分析系统及方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种基于嵌入式平台的矿物浮选泡沫尺寸分析系统及方法。

背景技术

在矿物加工中，浮选是一种被广泛应用有价矿物选别的方法，其原因在于泡沫形态学特征能够反映当前浮选工况以及矿物携带量，是衡量矿物回收率的一个重要指标。传统浮选是由操作工人通过肉眼对泡沫形态进行观测，然后凭经验调整浮选槽液位、药剂量、鼓风量等操作参数，进而控制浮选流程。其缺点是工人操作的主观性大，对浮选过程稳定性带来影响。近年来，机器视觉与图像处理技术被引入到浮选中，能够客观地对泡沫形态进行判断，并能量化图像特征参数，为实现浮选过程的自动监控带来可能。

当前存在的根据机器视觉对泡沫形态进行监测的系统主要由工业控制计算机与摄像机完成：摄像机拍摄泡沫图像，将图像通过光纤传输到工业控制计算机，工业控制计算机完成图像分析计算并显示结果，以指导现场工人进行浮选参数调整。但此类系统存在以下问题。

(1)浮选是一个长流程的复杂生产过程，此类系统仅从单个浮选槽进行分析，无法准确地得到整个流程的多槽泡沫形态特征信息。

(2)泡沫形态的分析需要大量的时间，此类系统处理单个摄像机传输的泡沫图像能基本满足实时性，难以处理多摄像机传输的工业现场需求。

(3)不利于扩展，摄像机数目的增加会导致工业控制计算机处理系统开销大，对传输的多个图像实时处理存在困难。

因此，有必要设计一种基于嵌入式平台的矿物浮选泡沫尺寸分析系统及方法。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是解决泡沫尺寸分析占用工业控制计算机过多计算资源且专用性差的问题，提供一种基于嵌入式平台的矿物浮选泡沫尺寸分析系统及方法，该基于嵌入式平台的矿物浮选泡沫尺寸分析系统及方法具有成本低、准确率高、处理速度快等特点。

发明的技术解决方案如下：

一种基于嵌入式平台的矿物浮选泡沫尺寸分析系统，包括核心处理器模块、图像采集模块、存储模块和网络传输模块；核心处理模块内集成有依次相连的视频压缩模块、图像处理模块、外设接口模块以及存储交换模块；图像采集模块与外设接口模块相连，存储模块与存储交换模块相连，网络传输模块与视频压缩模块相连。

核心处理器模块采用DM642型DSP处理器；图像采集模块包括工业模拟摄像机和TVP5158型A/D视频解码芯片；存储模块包括FLASH和SRAM；网络传输模块采用BCM5221型以太网芯片。

一种矿物浮选泡沫尺寸分析方法，其特征在于，采用前述的基于嵌入式平台的矿物浮选泡沫尺寸分析系统；

每一个总的任务周期分为图像采集任务、尺寸分析处理任务、图像压缩任务和网络传输任务四个任务；

图像采集任务用于获得泡沫图像；

尺寸分析任务和图像压缩任务分别对所述的泡沫图像进行尺寸分析处理和图像压缩处理；

所得的尺寸特征结果和压缩后图像由网络传输任务传输至工业控制计算机。

在尺寸分析任务中，对采集的泡沫图像先进行图像分割处理，然后再进行泡沫平均尺寸的计算以及泡沫大小分布计算；

图像分割处理采用分水岭算法，其步骤如下：

步骤1：获得图像中所有像素灰度值的全局极小值，对该全局极小值对应的所有像素点进行不同标记；

步骤2：按照以下规则循环遍历全图：

1)如果在被标记的像素点的邻域内有相同灰阶h的像素点，则将标记传递给该像素点；

2)如果一个像素点有两个或两个以上的标记，则该像素点属于分割边界中的一点，即边界点；

3)完成遍历后判断是否所有像素都进行标记，如果完成转到步骤3，否则将已标记灰阶h的像素点的标记传递给邻域内灰阶h+1的像素点，并将h+1赋值给h后返回步骤1)；

步骤3：对完成标记后的图像进行标记统计，以获得泡沫个数；

步骤4：将所有的边界点连接起来作为连通区域的边界，对每个标记对应的连通区域进行像素点统计，以获得每个泡沫的面积大小。【这里是基于这样一个思想，即每一个泡沫都含有灰度值为0的像素-否则这个方法行不通】

5.根据权利要求4所述的矿物浮选泡沫尺寸分析方法，其特征在于，工业模拟摄像机采用隔行扫描方式获取图像，一帧图像包括奇场与偶场，对一帧图像的一场进行处理，以缩短二分之一处理时间；泡沫平均尺寸的计算公式如下：

泡沫大小分布的计算方法如下：