一种带预警功能的数字化输送带图形数据监控系统的制作方法

本发明涉及图形数据监控，尤其涉及一种带预警功能的数字化输送带图形数据监控系统。

背景技术：

1、煤炭运输安全是煤矿安全生产的重要环节之一，大多煤矿都采用长距离带式输送机运送煤炭，输送带经过长时间的输送后表面会出现升温现象，如果不及时采取措施会导致输送带无法正常运行，目前，采用数字化输送带关键是基于红外视频图像获取输送带状态，红外热成像模块是利用红外探测器和光学成像物镜接受被测目标的红外辐射能量分布图形反映到红外探测器的光敏元件上，从而获得红外热像图，热图像的上面的不同颜色代表被测物体的不同温度，实现对输送带运输过程中的温度监控；

2、在获取红外图像时，由于背景与目标的辐射强度不相关，背景在红外图像空间上呈现的是面积较大且连续分布的状态，而目标在红外图像空间中的灰度值一般高于背景的灰度值，体现在红外图像的边缘部分即为灰度不连续的点。由于煤炭运输场地外界干扰（场外噪声）、运输机振动以及成像系统硬件噪声，容易导致红外图像呈现出边缘不清晰、细节特征不明显等特点。

3、目前，亚像素级边缘检测根据计算方法的不同，主要分为矩法、插值法和拟合法，亚像素技术虽然对图像边缘的定位精度较传统边缘检测方法高，但针对不同 的应用场合，需选择不同的方法，有时甚至需要多种方法相结合，在robert算子基础上人们经过改进得到的sobel算子、prcwitt算子和kirsh算子等，但是，这些算子检测到的边缘往往不是很理想，边缘较宽，还需要进行细化处理，这样又影响到边缘的定位，而在研究图像的边缘时，不可避免的会遇到噪声的干扰，影响数据判断。

4、因此，有必要提供一种新的带预警功能的数字化输送带图形数据监控系统解决上述技术问题。

技术实现思路

1、为解决上述技术问题，本发明提供一种带预警功能的数字化输送带图形数据监控系统。

2、本发明提供的带预警功能的数字化输送带图形数据监控系统包括红外热成像模块、数据处理主机以及显示模块，所述红外热成像模块用于对输送带温度状态进行实时监测，并向数据处理主体上传所拍摄输送带的红外图像，所述数据处理主机用于完成红外图像分析处理、执行指令以及交换信息操作，所述数据处理主机完成对红外图像的分析后向所述显示模块发送区域温度数据信息，所述显示模块用于显示区域温度数据信息并进行预警处理；

3、所述数据处理主机对红外图像分析处理包括如下步骤：

4、s01：所述数据处理主机将接收的红外图像并建立视图模型，采用7×7 zernike模板并利用soble算子检测找到并保存所有可能的边缘点，根据红外图像灰度值分割图像，使图像前景与背景的方差达到最大，并记录此时的阈值kt，根据边缘判据用k≥|k2-k1|ç|l2-l1|≤lt代替k≥ktç£l≤lt，判断最佳阶跃阈值；

5、s02：根据zernike矩公式求出模板系数，将模板系数与第一步得到的图像边缘进行卷积计算z00，z11，z20，取一边缘点计算参数k、h、l以及θ，根据边缘判据用k≥|k2-k1|ç|l2-l1|≤lt代替k≥ktç£l≤lt，如果该像素点满足k≥|k2-k1|ç|l2-l1|≤lt，则判定为边缘点计算亚像素坐标，取下一边缘点进行计算，直至计算完所有保存的边缘点；

6、s03：根据保存的边缘点灰度值信息判断区域温度，并向所述显示模块发送区域温度数据信息。

7、进一步地，所述数据处理主机接收到红外热成像模块上传的红外图像并进行去噪，采用适用于输送带红外图像的预处理算法双边滤波。

8、进一步地，所述数据处理主机获取红外图像阈值包括如下步骤：

9、s04：所述数据处理主机将统计红外图像的灰度直方图，分为256个列向量，并统计每个列向量中像素点的个数，将每个列向量的个数除以总像素点数，完成直方图归一化；

10、s05：从0开始，进行迭代，确定分类阈值 i；

11、s06：通过归一化的直方图，假设0-i为前景像素，其数量占图像比例为ω0，平均灰度为u0，背景点数占图像比例为ω1，平均灰度为u1；

12、s07：通过τ²=ω0ω1（uu-）²计算当前方差，当计算完成i等于255后，停止迭代；

13、s08：统计最大方差τ²值所对应的i值，此时的i值即为全局阈值。

14、进一步地，所述数据处理主机通信连接有数据管理系统，所述数据管理系统用于完成数据存储、数据删除、数据添加及数据修改功能，所述数据管理系统接收由所述数据处理主机上传的温度数据信息，并向显示模块发送区域温度数据信息。

15、进一步地，所述数据处理主机根据区域内同一像素点的灰度值与阶跃灰度值相同的变化趋势，采用最大类间方差法确定最佳的阶跃阈值。

16、进一步地，所述显示模块获取由数据管理系统发送的温度数据信息，从所述温度数据信息中提取出区域对应的热成像图像，并显示热成像图像。

17、与相关技术相比较，本发明提供的带预警功能的数字化输送带图形数据监控系统具有如下有益效果：

18、1、本发明通过处理主机将接收的红外图像并建立视图模型，利用soble算子检测找到并保存所有可能的边缘点进行粗定位，根据边缘判据用k≥|k2-k1|ç|l2-l1|≤lt代替k≥ktç£l≤lt，判断该像素点是否为边缘点，如果是则计算亚像素坐标，取下一边缘点进行计算，减少所需处理的数据，缩短了计算时间，对参数k取绝对值运算，利用最大类间方差法计算最佳阶跃阈值kt，通过试凑法对距离阈值lt进行选择，因为变换范围小，因此容易得到最佳距离阈值，使提取的红外图像边缘更加完整。

19、2、本发明与传统的zernike矩对比，对 zernike 矩的模板进行提升改进，zernike模板分割次数越多，检测精度就越高，将原有3×3zernike模板与5×5 zernike模用7×7zernike模板替换，通过采用7×7 zernike模板将分割次数变多，像素点定位更加精准，进一步减小噪音干扰导致数据模糊的状况，提高图像边缘精度。

20、3、本发明中数据处理主机完成对红外图像的分析后向显示模块发送区域温度数据信息，显示模块用于显示区域温度数据信息并进行预警处理，达到预警效果。

技术特征：

1.一种带预警功能的数字化输送带图形数据监控系统，其特征在于，包括红外热成像模块、数据处理主机以及显示模块，所述红外热成像模块用于对输送带温度状态进行实时监测，并向数据处理主体上传所拍摄输送带的红外图像，所述数据处理主机用于完成红外图像分析处理、执行指令以及交换信息操作，所述数据处理主机完成对红外图像的分析后向所述显示模块发送区域温度数据信息，所述显示模块用于显示区域温度数据信息并进行预警处理；

2.根据权利要求1所述的带预警功能的数字化输送带图形数据监控系统，其特征在于，所述数据处理主机接收到红外热成像模块上传的红外图像并进行去噪，采用适用于输送带红外图像的预处理算法双边滤波。

3.根据权利要求1所述的带预警功能的数字化输送带图形数据监控系统，其特征在于，所述数据处理主机获取红外图像阈值包括如下步骤：

4.根据权利要求1所述的带预警功能的数字化输送带图形数据监控系统，其特征在于，所述数据处理主机通信连接有数据管理系统，所述数据管理系统用于完成数据存储、数据删除、数据添加及数据修改功能，所述数据管理系统接收由所述数据处理主机上传的温度数据信息，并向显示模块发送区域温度数据信息。

5.根据权利要求3所述的带预警功能的数字化输送带图形数据监控系统，其特征在于，所述数据处理主机根据区域内同一像素点的灰度值与阶跃灰度值相同的变化趋势，采用最大类间方差法确定最佳的阶跃阈值。

6.根据权利要求4所述的带预警功能的数字化输送带图形数据监控系统，其特征在于，所述显示模块获取由数据管理系统发送的温度数据信息，从所述温度数据信息中提取出区域对应的热成像图像，并显示热成像图像。

技术总结
本发明提供一种带预警功能的数字化输送带图形数据监控系统，涉及图形数据监控技术领域，包括红外热成像模块、数据处理主机以及显示模块，红外热成像模块用于对输送带温度状态进行实时监测，并向数据处理主体上传所拍摄输送带的红外图像，数据处理主机用于完成红外图像分析处理、执行指令以及交换信息操作，数据处理主机完成对红外图像的分析后向显示模块发送区域温度数据信息，显示模块用于显示区域温度数据信息并进行预警处理，本发明通过处理主机将接收的红外图像并建立视图模型，利对参数k取绝对值运算，利用最大类间方差法计算阶跃阈值kt，通过试凑法对距离阈值lt进行选择，因为变换范围小，因此容易得到最佳距离阈值，使提取的红外图像边缘更加完整。

技术研发人员：许文波
受保护的技术使用者：山东新宝龙工业科技有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/15