[发明专利]一种基于图像处理的高速光谱仪安全监测装置及监测方法

权利要求书

1.一种基于图像处理的高速光谱仪安全监测装置，其特征在于，其包括：

图像采集装置、光源、图像处理器；所述图像采集装置的摄像头分别通过安装支架对称安装于光谱仪的激发台两侧；所述光源安装于光谱仪的激发孔的正上方，所述光源的中心点的投影为所述激发孔；

所述图像处理器通信连接于所述图像采集装置；所述图像采集装置采集到的图像数据传输到所述图像处理器，所述图像处理器对于所述图像数据进行分析识别，一旦识别激发孔没有被工件完全遮盖，则判断为有安全问题，进行实时报警。

2.根据权利要求1所述一种基于图像处理的高速光谱仪安全监测装置，其特征在于：所述图像采集装置包括第一摄像头、第二摄像头；所述图像处理器分别基于USB端口连接所述第一摄像头、所述第二摄像头，所述图像处理器通过PWM接口连接所述光源。

3.根据权利要求1所述一种基于图像处理的高速光谱仪安全监测装置，其特征在于：其还包括光照传感器，所述光照传感器设置于所述光源一侧，连接所述图像处理器的A/D接口。

4.根据权利要求2所述一种基于图像处理的高速光谱仪安全监测装置，其特征在于：所述第一摄像头、所述第二摄像头的安装角度θ计算方法为：

其中，L₁为激发台宽度的一半，L₂为所述安装支架距离激发台中心的水平距离，L₃为所述光源的安装平台的宽度的一半，h₁为所述安装支架的高度，h₂为所述光源的安装平台底端面距离激发台上端面的高度；L₁、L₂、L₃、h₁、h₂的关系如下所示：

5.根据权利要求1所述一种基于图像处理的高速光谱仪安全监测装置，其特征在于：其还包括声光报警器，所述声光报警器通过USB端口连接所述图像处理器。

6.基于权利要求1所述一种基于图像处理的高速光谱仪安全监测装置进行安全监测的方法，其特征在于，其包括如下步骤：

S1：当工件放在激发孔上之后，图像采集装置启动；图像处理器获取同一时间点所述第一摄像头、所述第二摄像头传入的图像数据，分别记做第一图像、第二图像；

S2：基于ORB图像拼接技术对所述第一图像、所述第二图像进行拼接，获取完整的激发台图像；

S3：将所述激发台图像输入到安全检测网络，使用基于Faster R-CNN训练的目标检测模型对激发孔进行目标检测，获得带有目标匹配度的目标图像；

S4：预设一个检测阈值；

比较所述目标匹配度和所述检测阈值；

所述目标匹配度大于等于所述检测阈值时，表示激发孔没有被完全遮挡，所述图像处理器发出警告信息到所述声光报警器；

否则所述目标匹配度小于所述检测阈值时，结束本次识别。

7.根据权利要求6所述一种基于图像处理的高速光谱仪安全监测方法，其特征在于：步骤S2中，基于ORB图像拼接技术对所述第一图像、所述第二图像进行拼接，详细包括如下步骤：

a1：ORB特征点提取；

计算所述第一图像、所述第二图像中的特征点所在区域的亮度中心和方向向量来确定特征点的位置信息；使用二值鲁棒尺度不变关键点特征向量来构造用于匹配的二进制字符串；

a2：图像配准：

筛选出可信度高的所述特征点作为匹配点；

找到所述第一图像、所述第二图像中对应的所述匹配点，根据所述匹配点之间的直接线性变换找到两张图像之间的几何变换关系；

a3：加权图像融合：

找到找到所述第一图像、所述第二图像之间重叠的部分；

根据所述重叠部分的像素的颜色、左图上的像素点到右图边界的距离与右图的上像素点到左图边界的距离和置信度成正比的关系，确定融合系数，对重叠部分的像素点进行加权处理，即可得到融合后的所述激发台图像。