[发明专利]一种基于视觉算法的煤矿皮带转运机头堵塞检测方法

摘要

一种基于视觉算法的煤矿皮带转运机头堵塞检测方法，适用于煤炭井下皮带运输使用。首先，该模型对摄影机拍下的图像进行处理，并对皮带机A和皮带机B运煤进行速度估计，初步判断皮带是否正常运煤，并计算皮带机A和皮带机B速度差值；然后，基于视觉分割算法与基于视觉测量的煤量估计，计算出煤量；最后，通过比较煤量入和煤量出差值，皮带机A的速度差值和电流参数辅助决策，对煤矿皮带转运机头进行堵塞判断。其步骤简单，检测效果好，有效解决使用两个带式输送机，即皮带机A输送到皮带机B时，煤块堵塞检测问题。

主权项

1.一种基于视觉算法的煤矿皮带转运机头堵塞检测方法，其特征在于步骤如下：a.在距离皮带机A皮带头部10米处、正上方2.5米、夹角为60°处安装矿用摄像机C1和矿用摄像机C2，矿用摄像机C1和矿用摄像机C2距离间隔为30‑50cm；在距离皮带机B皮带尾部5米处、正上方2.5米处、夹角为60°处安装矿用摄像机C3和矿用摄像机C4，矿用摄像机C3和矿用摄像机C4距离间隔为30‑50cm，利用矿用摄像机采集皮带机上运输煤堆的视频图像；b.由于煤堆的反射率明显高于皮带机，因此煤堆总处在视频的最亮位置；将采集到的视频图像转换为灰色视频图像，从矿用摄像机C1的视频图像中截取相邻两帧时间记录为t1和t2的图片，因为当前矿用摄像机的帧速率FPS保持在30帧，两帧之间的时间间隔为Δt＝t2‑t1＝0.033s。c.利用灰度切割法将时间记录为t1和t2的两帧图片中各个像素的灰度值进行判定，当像素的灰度值大于预设阈值max时，判断此像素为煤堆区域；若时间记录为t1和t2的两帧图片中任意一帧图片中没有大于预设阈值max的像素存在则重新随机寻找相邻两帧图片；d.由于皮带机上的煤堆随机堆放，因此煤堆的轮廓形状是独一无二的，通过特征匹配对时间记录为t1和t2的两帧图片中的煤堆轮廓特征进行比较，找到匹配的图像点对，从而判断t1和t2两帧图片中的煤堆是否为同一煤堆；当判断为同一煤堆时，测量同一煤堆在摄像机C1的时间记录为t1和t2时刻两个相邻帧之间的时间间隔Δt＝0.033s内随皮带机A移动的距离ΔS；如果判断不是同一堆煤时，则重新截取相邻两帧图片；e.如果移动距离ΔS＝0则判断此时皮带没有正常工作，矿用摄像机C1继续采集煤堆图像重复上述步骤，并报警；如果移动距离ΔS≠0时，，则利用公式：v＝ΔS/Δt计算皮带机A的运煤速度v1，；f.皮带机B机尾部纵向正上方设置的矿用摄像机C3重复步骤b‑步骤e，获得皮带机B的运煤速度v2；g.比较皮带机A的运煤速度v1和皮带机B的运煤速度v2，若皮带机A的运煤速度v1小于皮带机B的运煤速度v2，则说明皮带机A上的煤堆可能积累过量从而使皮带机A的运煤速度变得缓慢，此时初步判断皮带机A发生堵塞；若皮带机A的运煤速度v1与皮带机B的运煤速度v2相等，则初步判断皮带机A和皮带机B工作正常未发生堵塞。