基于计算机视觉的输煤皮带跑偏检测方法与流程

1.本发明涉及一种生产监控方法，特别是涉及一种基于计算机视觉的输煤皮带跑偏检测方法。


背景技术：

2.目前在煤生产领域中，输煤皮带是一种重要的转运机械。在输煤皮带的运行过程中，各种故障会不可避免的出现，影响机器的运行。然而，在可能出现的各种问题中，皮带跑偏是非常常见和危害较高的故障。当皮带运行时，他可能直接冲击皮带机反偏转器，导致输煤皮带停止运行。这种故障也可能导致设备的重要部件的损坏，如滚轮的轴向负载明显增加，对滚筒造成损坏。更严重的是，在输煤皮带操作过程中，皮带运行跑偏使物料掉落到回程皮带，直接影响设备的使用寿命。在现有技术的常规做法中，可通过在皮带上设置跑偏传感器来对皮带进行持续监测，但是，针对传感器实现的跑偏检测，可靠性偏低，如果出现传感器失灵的情况，将很容易导致生产事故发生。


技术实现要素：

3.鉴于现有技术存在的上述问题，本发明的目的是提供一种可以提供稳定地跑偏检测的基于计算机视觉的输煤皮带跑偏检测方法。
4.为了实现上述目的，本发明一个方面提供的基于计算机视觉的输煤皮带跑偏检测方法，包括：
5.向输煤皮带的第一区域发射线性结构光，该线性结构光在所述第一区域形成第一光斑；
6.实时采集所述第一区域的第一视频流；
7.提取第一视频流中的第一图像帧，针对所述第一图像帧进行第一光斑特征提取；
8.基于预设光斑图像与提取的第一光斑进行比较，判断输煤皮带是否发生扭转偏移。
9.作为优选，该方法还包括：
10.向输煤皮带的第二区域发射相同的线性结构光，该线性结构光在第二区域形成第二光斑；
11.实时采集所述第二区域的第二视频流；
12.提取第二视频流中的第二图像帧，针对所述第二图像帧进行第二光斑特征提取；
13.基于预设光斑图像与提取的第一光斑和/或第二光斑进行比较，判断输煤皮带是否发生扭转偏移。
14.作为优选，所述第一光斑与所述第二光斑均为依序排列的规则的几何形状。
15.作为优选，多个所述第一光斑与所述第二光斑的形状为圆形和/或方形，所述预设光斑图像为与之对应的几何形状。
16.作为优选，所述输煤皮带的包括中部的承载区和位于所述承载区两侧的非承载
区，所述第一区域与所述第二区域位置相对且分别位于两侧的所述非承载区。
17.作为优选，在进行第一光斑特征或第二光斑特征提取时：
18.将第一图像帧或第二图像帧转化为灰度图像；
19.将转化为灰度图像的第一图像帧或第二图像帧进行叠加以获得叠加图像帧；
20.针对叠加图像帧进行基于sobel算子的边缘检测，获得光斑边缘特征。
21.作为优选，所述预设光斑图像为几何线框图像，基于预设光斑图像与提取的第一光斑或第二光斑进行比较时，包括将光斑边缘特征与所述预设光斑图像进行比较以判断所述第一光斑或第二光斑发生畸变，如是，则判断输煤皮带发生扭转偏移。
22.本发明提供的基于计算机视觉的输煤皮带跑偏检测方法，可在输煤皮带的两侧边缘处形成线性结构光，该线性结构光在输煤皮带两侧分别形成相同的圆形光斑、方形光斑或者交替出现的圆形和方形光斑，进而通过摄像头采集光斑区域的视频流，对该视频流进行分析，同时通过比较预设光斑图像与采集到的光斑图像，如果发生畸变，即可判断输煤皮带发生扭转跑偏。该方法相对于传感器方案，易于部署，且维护成本较低。
附图说明
23.图1为本发明的基于计算机视觉的输煤皮带跑偏检测方法的原理示意图。
24.图2为本发明的基于计算机视觉的输煤皮带跑偏检测方法的在输煤皮带上形成线性结构光的区域示意图。
25.图3为本发明的基于计算机视觉的输煤皮带跑偏检测方法的方法流程图。
具体实施方式
26.为使本领域技术人员更好的理解本发明的技术方案，下面结合附图和具体实施方式对本发明作详细说明。
27.此处参考附图描述本发明的各种方案以及特征。
28.通过下面参照附图对给定为非限制性实例的实施例的优选形式的描述，本发明的这些和其它特性将会变得显而易见。
29.还应当理解，尽管已经参照一些具体实例对本发明进行了描述，但本领域技术人员能够确定地实现本发明的很多其它等效形式，它们具有如权利要求所述的特征并因此都位于借此所限定的保护范围内。
30.当结合附图时，鉴于以下详细说明，本发明的上述和其他方面、特征和优势将变得更为显而易见。
31.如图1所示，本发明一个实施例提供的基于计算机视觉的输煤皮带跑偏检测方法，包括：
32.s1、向输煤皮带的第一区域发射线性结构光，该线性结构光在所述第一区域形成第一光斑；为了便于检测，该第一光斑可实际为颜色较为明显区别于输煤皮带或环境色的光源200形成，例如可由红色光源或者紫色光源形成。
33.在本发明中，如图1和图2所示，为了形成相对稳定的光斑形状，因此，该第一区域实际应为非承载区，而对于一般的输煤皮带100来说，其靠近中心区域一般为承载区101，而承载区101两侧则形成非承载区102。因此，实际上，第一区域形成在非承载区102上。另外，
由于输煤皮带100两侧均可形成非承载区102，因此，在一些优选实施方式中，可在两侧的非承载区102均设置结构光的光源200，也即在第一区域的另一侧非承载区形成第二区域，在第二区域的正上方也布设摄像头和光源200，进一步地，该方法还包括向输煤皮带的第二区域发射相同的线性结构光，该线性结构光在第二区域形成第二光斑；实时采集所述第二区域的第二视频流；提取第二视频流中的第二图像帧，针对所述第二图像帧进行第二光斑特征提取；基于预设光斑图像与提取的第一光斑和/或第二光斑进行比较，判断输煤皮带是否发生扭转偏移。同时，如上所述，在本发明中，所述述第一光斑与所述第二光斑均为依序排列的规则的几何形状。并且，多个所述第一光斑与所述第二光斑的形状为圆形和/或方形，也可为交替出现的圆形光斑201或方形光斑202，所述预设光斑图像为与之对应的几何形状。
34.如图3所示，在s2步骤、实时采集所述第一区域的第一视频流；当然同时也可采集第二区域对应的第二视频流。
35.进而在s3步骤、提取第一视频流中的第一图像帧，针对所述第一图像帧进行第一光斑特征提取；在进行第一光斑特征或第二光斑特征提取时：将第一图像帧或第二图像帧转化为灰度图像；将转化为灰度图像的第一图像帧或第二图像帧进行叠加以获得叠加图像帧；针对叠加图像帧进行基于sobel算子的边缘检测，获得光斑边缘特征。
36.而在接下来的s4步骤，可基于预设光斑图像与提取的第一光斑进行比较，判断输煤皮带是否发生扭转偏移。所述预设光斑图像为几何线框图像，基于预设光斑图像与提取的第一光斑或第二光斑进行比较时，包括将光斑边缘特征与所述预设光斑图像进行比较以判断所述第一光斑或第二光斑发生畸变，如是，则判断输煤皮带发生扭转偏移。
37.在另一些改进方案中，还可在非承载区的一侧，设置摄影标定板，用于对摄像头的内部参数进行标定，同时其上可对应于结构光的光斑，设定参照图形，以此在判定畸变时提供参照。此时，可不提供预设几何图像，而仅依照摄影标定板上的预设几何图形进行比较。可例如的是，如果在非承载区形成圆形的光斑，对应地，则在摄影标定板上对应设置圆形的参照。如果光斑形状为方形，则在摄影标定板上形成方形的参照。
38.以上实施例仅为本发明的示例性实施例，不用于限制本发明，本发明的保护范围由权利要求书限定。本领域技术人员可以在本发明的实质和保护范围内，对本发明做出各种修改或等同替换，这种修改或等同替换也应视为落在本发明的保护范围内。