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      一種基于區(qū)間收斂的料倉料位檢測(cè)方法

      文檔序號(hào):5879514閱讀:185來源:國知局
      專利名稱:一種基于區(qū)間收斂的料倉料位檢測(cè)方法
      技術(shù)領(lǐng)域
      本發(fā)明涉及料倉料位的檢測(cè)。本發(fā)明具體涉及使用數(shù)字相機(jī)拍攝圖像并進(jìn)行圖像 處理的方式進(jìn)行料倉料位的非接觸式動(dòng)態(tài)檢測(cè)。
      背景技術(shù)
      料倉料位檢測(cè)是安全生產(chǎn)的重要措施。多年來人們采用各種方法對(duì)料倉料位進(jìn)行 檢測(cè)。常用的檢測(cè)方法有重錘式、電極式、電容式、機(jī)桿式、稱重式、回轉(zhuǎn)翼輪式、雷達(dá)式、超 聲波式、激光式、核子式等。其中重錘式、電極式、電容式、機(jī)桿式、稱重式和回轉(zhuǎn)翼輪式屬于 接觸式測(cè)量方法,其余的為非接觸式測(cè)量方法??梢赃M(jìn)行極限位置測(cè)量的方法有重錘式、 電極式、核子式和激光式。可進(jìn)行料位連續(xù)測(cè)量的方法有雷達(dá)式、超聲波式、機(jī)桿式、稱重 式、核子式、激光式等。采用圖像處理的方式進(jìn)行深度測(cè)量應(yīng)用廣泛。目前采用的多是采用數(shù)字相機(jī) 自動(dòng)對(duì)焦,直接拍攝圖像,然后經(jīng)過圖像處理進(jìn)行深度、高度測(cè)量,具體見專利公開號(hào)為 CN1378086的發(fā)明專利。然而,針對(duì)于固體物料料倉,由于圖像拍攝環(huán)境特別惡劣,拍攝的圖 像存在以下特點(diǎn)(1)料倉粉塵濃度大、濕度大、照度低、拍攝圖像質(zhì)量差,并且相機(jī)難以實(shí)現(xiàn)自動(dòng)聚
      焦ο(2)料倉中照度波動(dòng)頻繁,例如煤礦井下大型設(shè)備很多,電網(wǎng)擾動(dòng)大,造成照度波動(dòng)。(3)針對(duì)于一些特殊場(chǎng)合,例如煤礦井下煤倉,由于防爆要求,設(shè)備及照明功率應(yīng)
      盡量小。因此,由于特殊的圖像環(huán)境,采用普通的圖像處理方式進(jìn)行深度測(cè)量的方法既難 以滿足料倉料位測(cè)量的實(shí)時(shí)性、可靠性的要求,也難以實(shí)現(xiàn)長(zhǎng)期、穩(wěn)定的檢測(cè)。專利公開號(hào)為CN101270981是一種基于機(jī)器視覺的料位測(cè)量方法與裝置,提出了 針對(duì)煤礦井下料倉的料位檢測(cè)方法,然而這種方法可靠性難以保證,實(shí)際應(yīng)用效果不佳。技術(shù)問題由于料倉的圖像環(huán)境特殊,采用目前已有的方式,具有以下問題(1)數(shù)字相機(jī)難以自動(dòng)對(duì)焦、拍得可靠的圖像;(2)根據(jù)此類圖像進(jìn)行料位測(cè)量的方法可靠度、精度低;(3)由于料倉是一個(gè)封閉、半封閉的環(huán)境,設(shè)備運(yùn)行情況的監(jiān)控和校驗(yàn)困難,沒有 一個(gè)基于檢測(cè)系統(tǒng)的可靠度的自檢機(jī)制,系統(tǒng)可靠性無法得到保證,難以實(shí)際應(yīng)用。本發(fā)明采用使用數(shù)字相機(jī)拍攝圖像并進(jìn)行圖像處理的方式進(jìn)行料倉料位的非接 觸式動(dòng)態(tài)檢測(cè),針對(duì)于料倉環(huán)境提出了采用計(jì)算特征紋理圖像熵以及采用PCNN進(jìn)行料位 計(jì)算的方法,檢測(cè)中圖像拍攝采用兩次分檔的方法,具有以下優(yōu)點(diǎn)(1)采用計(jì)算特征紋理圖像熵以及采用PCNN進(jìn)行料位計(jì)算的方法降低了對(duì)圖像 質(zhì)量的要求,增強(qiáng)了對(duì)料倉惡劣的圖像環(huán)境的適應(yīng)能力;
      (2)檢測(cè)中圖像拍攝采用兩次分檔的方法,增加了料位檢測(cè)的實(shí)時(shí)性與可靠性。

      發(fā)明內(nèi)容
      本發(fā)明由數(shù)字相機(jī)、輔助照明、圖像處理三部分組成。數(shù)字相機(jī)數(shù)字相機(jī)應(yīng)安裝在料倉的頂部,避開料倉下料口及相關(guān)下料口的設(shè)施、以免被阻 擋拍攝角度(數(shù)字相機(jī)布置如圖1所示)。數(shù)字相機(jī)系統(tǒng)應(yīng)包含一個(gè)透明密封罩,一個(gè)密封 罩的除塵裝置及各自的固定裝置。數(shù)字相機(jī)相關(guān)參數(shù)根據(jù)料倉尺寸及輔助照明強(qiáng)度選擇。輔助照明輔助照明采用一組射燈、其中一個(gè)鄰近數(shù)字相機(jī)設(shè)置,其余呈等分角度設(shè)置于煤 倉倉壁圓周上。光源采用單色光源,選擇波長(zhǎng)較長(zhǎng)的紅光或紅外光源。根據(jù)煤倉的實(shí)際尺 寸及環(huán)境選擇光源功率及射燈數(shù)量(輔助照明布置如圖2所示)。輔助照明主要針對(duì)例如煤礦井下煤倉這一類圖像環(huán)境特別惡劣的料倉的圖像特 點(diǎn)設(shè)計(jì),料倉圖像成像有兩個(gè)主要難點(diǎn),一是受生產(chǎn)條件約束,料倉環(huán)境存在粉塵濃度大、 濕度大的特點(diǎn),造成照度衰減很快,且泛光不足;二是出于安全考慮,照明功率應(yīng)盡量低。采 用多角度照明設(shè)計(jì),能有效克服以上困難。圖像處理包括(1)對(duì)圖像進(jìn)行預(yù)處理后分別計(jì)算每幅圖像的圖像熵的方法圖像熵處理流程圖如圖3所示。圖像熵計(jì)算方法(a)對(duì)圖像進(jìn)行灰度拉伸由于這里圖像處理的目的是進(jìn)行料位檢測(cè),所以可以采用灰度圖像。灰度級(jí)采用 8位灰度階。由于料倉圖像灰度往往分布不均衡,所以一般都要預(yù)先作灰度拉伸。方法如下當(dāng)灰度是離散值時(shí),頻數(shù)近似代替概率值,即pr (rk) = nk/n 0 ^ rk ^ 1 k = 0,1, ......,1-1 ;式中1是灰度級(jí)的總數(shù)目,PJrk)是取第k級(jí)灰度值的概率,nk是圖像中出現(xiàn)第 k級(jí)灰度的次數(shù),η是圖像中像素總數(shù)。s^r^ljLo^=Zjk=O Pr (γ,)ο1 k = 0,1,……,1-1;(b)對(duì)圖像進(jìn)行微分運(yùn)算記一幅圖像為X(l,j),微分后的圖像記為Y(l,j)。則Y(l, j) = X(l, j);Y(l, j) = X (1,j) -X (i-1,j),(i > 1);在圖像中主要包含兩部分區(qū)域,以倉壁為主體的上部和以物料表面為主體的下 部,其中以物料表面為主體的下部由于光線反射的不規(guī)則,呈現(xiàn)亮、暗小區(qū)域混合而成,計(jì) 算后得到的圖像Y中,以倉壁為主體的上部灰度值趨近0值,以物料表面為主體的下部則得 到亮、暗小區(qū)域的邊界,其中這一部分將作為信息熵計(jì)算的主體。(c)對(duì)圖像進(jìn)行二值分割
      為了進(jìn)一步清晰微分后的圖像,選取一個(gè)閾值將圖像背景與得到的小區(qū)域邊界進(jìn) 行二值分割。得到圖像z(i,j);(d)計(jì)算二值圖像的信息熵圖像熵H(P) =H(P) = -P1InP1-P0InP0 ;其中P1, P。,分別表示Z為1,0時(shí)的概率。(2)料位邊沿計(jì)算得到料位值的計(jì)算方法對(duì)于選取的P幅圖像,首先,將料位邊沿與各自對(duì)應(yīng)的料位刻度圖像對(duì)比, 得到一組P個(gè)料位值L1G = 1,...,P),然后由下面的公式得到實(shí)際料位值L :L = (L1+L2+. · · +Lp)/ρ。料位刻度圖像獲得方法將深度為h的料倉以絕對(duì)誤差值A(chǔ)h為間隔劃分為w份, w = h/ Δ h,對(duì)應(yīng)w個(gè)檔位,相機(jī)鏡頭焦距對(duì)應(yīng)物距從第1個(gè)檔位開始,順序至第w個(gè)檔位, 按照下述方法進(jìn)行拍攝相機(jī)鏡頭焦距對(duì)應(yīng)物距為第S個(gè)細(xì)分檔位時(shí)(S = 1,2,…,w),在
      內(nèi)空的料倉倉壁上設(shè)置標(biāo)尺,將標(biāo)尺逐次設(shè)置于(S-t* Δ h)、(S- (t-1) * Δ t!).....(S-Ah),
      S、(S+Ah).....(S+(t-l)*At!)、(S+t*Ah)處,分別拍攝圖像,得到一組(2t+l)幅圖像,將
      此組圖像進(jìn)行圖像處理后可得到對(duì)應(yīng)于第S個(gè)細(xì)分檔位的料位刻度圖像;按照上述方法可 以得到整個(gè)料倉共w個(gè)細(xì)分檔位的料位刻度圖像,形成全料倉的料位刻度圖像組?;趨^(qū)間收斂的料倉料位檢測(cè)方法,包括以下幾個(gè)步驟(1)劃分粗分檔將深度為h的料倉粗分為N等份(粗分檔),按照物距對(duì)應(yīng)劃分的檔位,采用程序 控制方式調(diào)節(jié)數(shù)字相機(jī)鏡頭焦距拍攝圖像,得到對(duì)應(yīng)劃分檔位的一組N幅圖像;(2)確定收斂區(qū)間對(duì)圖像進(jìn)行預(yù)處理后分別計(jì)算每幅圖像的圖像熵,選擇熵值較大的K幅圖像(1 < K < N),記這K幅圖像對(duì)應(yīng)的檔位中最小的檔位為Ni,最大的檔位為Nj,則確定了一個(gè)收 斂區(qū)間[Ni, NjJ0(3)劃分細(xì)分檔將區(qū)間[Ni,Nj]細(xì)分為M等份(細(xì)分檔),按照物距對(duì)應(yīng)劃分的檔位,采用程序控 制方式調(diào)節(jié)數(shù)字相機(jī)鏡頭焦距拍攝圖像,得到對(duì)應(yīng)劃分檔位的一組M幅圖像;(4)邊沿檢測(cè)并計(jì)算料位值對(duì)圖像進(jìn)行預(yù)處理后分別計(jì)算每幅圖像的圖像熵,選取熵值較大的P幅圖像,采 用料位邊沿檢測(cè)算法計(jì)算得到料位邊沿,并計(jì)算得到料位值。粗分檔N、細(xì)分檔M的選取方法細(xì)分檔位根據(jù)料倉料位檢測(cè)的絕對(duì)誤差值要求設(shè)置,即取細(xì)分檔的檔位間距等于 絕對(duì)誤差值;粗分檔根據(jù)料倉料位檢測(cè)的滿量程實(shí)際距離及對(duì)于檢測(cè)的速度要求設(shè)置,粗 分檔檔位間距一般為細(xì)分檔檔位間距的整數(shù)倍。收斂區(qū)間[Ni, Nj]的邊界點(diǎn)Ni,Nj的取值由粗分檔拍攝的圖像確定的收斂區(qū)間[Ni,Nj],Ni與Nj所對(duì)應(yīng)的圖像的圖像熵值 的比值(用較小熵值比較大的熵值)應(yīng)大于規(guī)定的比值??煽啃苑治隹煽啃苑治?
      根據(jù)圖像熵分布的特點(diǎn),在粗分檔拍攝的圖像中,確定了一個(gè)收斂區(qū)間[Ni,Nj]; 其中取值時(shí),M與Nj所對(duì)應(yīng)的圖像的圖像熵值的比值(用較小熵值比較大的熵值)應(yīng)大 于規(guī)定的比值kl。Kl根據(jù)料倉圖像環(huán)境取值,與料倉的物料種類、料倉照度、濕度、粉塵濃 度等環(huán)境參數(shù)有關(guān)。Kl 一般應(yīng)大于0.8。如果不能滿足此條件,說明此次拍攝過程中,系統(tǒng) 工作出現(xiàn)異常,數(shù)據(jù)不可用。需要重新拍攝圖像,如果問題依然沒有解決,說明系統(tǒng)可能存 在硬件故障,需檢修??煽啃苑治?程序流程如圖4所示??煽啃苑治? 計(jì)細(xì)分檔拍攝的圖像為Bi,B2......B10,選取Bi,B2......BlO中熵值較大P幅
      圖像進(jìn)行料位檢測(cè),得到料位值(記為M(i),i = 1,2,...,P)之間誤差應(yīng)小于項(xiàng)目要求的 最小誤差Y*,且位于其對(duì)應(yīng)的檔位區(qū)間內(nèi)??煽啃苑治?程序流程如圖5所示。系統(tǒng)工作流程首先,料倉高度記為h,所要求料位檢測(cè)絕對(duì)誤差值記為d,分檔分為細(xì)分檔和粗 分檔兩種方式。將料倉料位的滿量程粗分為N等份(粗分檔),按照物距對(duì)應(yīng)劃分的檔位, 采用程序控制方式調(diào)節(jié)數(shù)字相機(jī)鏡頭焦距拍攝圖像,得到對(duì)應(yīng)劃分檔位的一組N幅圖像, 對(duì)圖像進(jìn)行預(yù)處理后分別計(jì)算每幅圖像的圖像熵,對(duì)于采用這種方法拍攝的圖像,相機(jī)焦 距越靠近料位處,拍攝的圖像越清晰,圖像熵越大,選擇熵值較大的K幅圖像(1 < K < N), 記這K幅圖像對(duì)應(yīng)的檔位中最小的檔位為Ni,最大的檔位為Nj,確定了一個(gè)收斂區(qū)間[Ni, Nj],則這個(gè)區(qū)間應(yīng)包含實(shí)際料位值;將區(qū)間[Ni,Nj]細(xì)分為M等份(細(xì)分檔),按照物距對(duì) 應(yīng)劃分的檔位,采用程序控制方式調(diào)節(jié)數(shù)字相機(jī)鏡頭焦距拍攝圖像,得到對(duì)應(yīng)劃分檔位的 一組M幅圖像,對(duì)圖像進(jìn)行預(yù)處理后分別計(jì)算每幅圖像的圖像熵,則這一組圖像的熵值應(yīng) 該比較接近,由于料倉的料位往往不是平面,每次落料后呈現(xiàn)出的特征變化很大,因此造成 圖像的熵值并不能準(zhǔn)確反映料位,所以不能簡(jiǎn)單的將熵值最大的圖像的位置處作為最接近 料位的檔位。這時(shí)選取熵值較大的P幅圖像,采用PCNN的方法,計(jì)算得到料位邊沿,然后根 據(jù)預(yù)制的圖像刻度背景圖像,得到一組P個(gè)料位值1^(1 = 1,...,P),然后由下面的公式得 到實(shí)際料位值L L=Ef=, L/P,然后繼續(xù)進(jìn)行下一輪檢測(cè)。料倉料位測(cè)量系統(tǒng)工作流程圖如圖6所示。


      圖1數(shù)字相機(jī)布置2輔助照明布置3圖像熵處理流程4可靠性分析1程序流程圖5可靠性分析2程序流程圖6料倉料位測(cè)量系統(tǒng)工作流程圖
      具體實(shí)施例方式本發(fā)明結(jié)合實(shí)施例參見附圖進(jìn)一步說明如下
      6
      以煤礦井下煤倉為例,煤倉高度40m,直徑8m,檢測(cè)絕對(duì)誤差值為0. 5m。最低料倉 限位值為細(xì)。設(shè)定細(xì)分檔位lm,粗分檔為細(xì)。數(shù)字相機(jī)選用程序調(diào)節(jié)鏡頭焦距,輔助照明采用 8個(gè)射燈。在檢測(cè)之前,預(yù)制料位刻度背景圖像。將深度為40m的料倉以絕對(duì)誤差值Δ h = 0. 5m為間隔劃分為w份,w = h/ Δ h = 80,對(duì)應(yīng)w個(gè)檔位,相機(jī)鏡頭焦距對(duì)應(yīng)物距從第1個(gè)檔位開始,順序至第w個(gè)檔位,按照下 述方法進(jìn)行拍攝相機(jī)鏡頭焦距對(duì)應(yīng)物距為第S個(gè)細(xì)分檔位時(shí)(S = 1,2,…,w),在內(nèi)空
      的料倉倉壁上設(shè)置標(biāo)尺,將標(biāo)尺逐次設(shè)置于(S_t*Ati)、(S-(t-l)*Ah).....(S-Ah), S,
      (S+Ah).....(S+(t-l)*At!)、(S+t*Ah)處(這里 t = 4),分別拍攝圖像,得到一組(2t+l
      =9)幅圖像,將此組圖像進(jìn)行圖像處理后可得到對(duì)應(yīng)于第S個(gè)細(xì)分檔位的料位刻度圖像; 按照上述方法可以得到整個(gè)料倉共w個(gè)細(xì)分檔位的料位刻度圖像,形成全料倉的料位刻度 圖像組。選取kl = 0. 8,絕對(duì)誤差值=0. 25m。選取k = 3,P = 4。參見附圖1,描述了數(shù)字相機(jī)系統(tǒng)的安裝位置,數(shù)字相機(jī)系統(tǒng)應(yīng)安裝在料倉的頂 部,盡量靠近料倉壁,避開料倉下料口及相關(guān)下料口的設(shè)施、以免被阻擋拍攝角度。數(shù)字相 機(jī)系統(tǒng)應(yīng)包含一個(gè)透明密封罩,一個(gè)密封罩的除塵裝置及各自的固定裝置,裝置還應(yīng)滿足 應(yīng)用場(chǎng)合的安全要求,如在煤礦井下煤倉使用本發(fā)明時(shí),本發(fā)明所使用的裝置還應(yīng)滿足煤 礦井下電氣防爆要求。參見附圖2,描述了輔助照明的安裝,輔助照明系統(tǒng)采用一組射燈、其中一個(gè)鄰近 數(shù)字相機(jī)設(shè)置,其余呈等分角度設(shè)置于煤倉倉壁圓周上。光源采用單色光源,選擇波長(zhǎng)較長(zhǎng) 的紅光或紅外光源。根據(jù)煤倉的實(shí)際尺寸及環(huán)境選擇光源功率及射燈數(shù)量。附圖2描述了 8個(gè)射燈的情形。如在煤礦井下煤倉使用本發(fā)明時(shí),本發(fā)明所使用的裝置還應(yīng)滿足煤礦井下 電氣防爆要求。輔助照明系統(tǒng)主要針對(duì)例如煤礦井下煤倉這一類圖像環(huán)境特別惡劣的料倉的圖 像特點(diǎn)設(shè)計(jì),料倉圖像成像有兩個(gè)主要難點(diǎn),一是受生產(chǎn)條件約束,料倉環(huán)境存在粉塵濃度 大、濕度大的特點(diǎn),造成照度衰減很快,且泛光不足;二是出于安全考慮,照明功率應(yīng)盡量 低。采用多角度照明設(shè)計(jì),能有效克服以上困難。參見附圖3,描述了本發(fā)明檢測(cè)方法的特征圖像圖像熵計(jì)算方法,首先對(duì)圖像進(jìn)行 預(yù)處理運(yùn)算,包括以下步驟灰度拉伸、微分計(jì)算、二值分割,然后再計(jì)算其圖像熵。料位檢測(cè)流程圖如圖6所示。開始檢測(cè)時(shí),首先,101,可以得到一組10幅圖像,順序進(jìn)行102,103,然后判斷 104,記三個(gè)熵值最小的為Z1,最大的為Z2,k’ = Z1/Z2,則當(dāng)k’ > kl時(shí),則驗(yàn)證通過,說明 拍攝的圖像可靠,系統(tǒng)工作正常,此時(shí)清零驗(yàn)證標(biāo)志位,進(jìn)行下一步流程,當(dāng)k’ < = kl時(shí), 說明拍攝的圖像不可靠,系統(tǒng)工作不正常,此時(shí)驗(yàn)證標(biāo)志位應(yīng)為零,首先將驗(yàn)證標(biāo)志位置 位,然后判斷105,當(dāng)標(biāo)志位Xl為1時(shí),重新執(zhí)行101、102、103過程后,再次進(jìn)入104,如果 此次系統(tǒng)的異常只是偶然的干擾引起的,則此時(shí)應(yīng)恢復(fù)正常,則k’ > kl,驗(yàn)證能夠通過,如 果是出現(xiàn)了系統(tǒng)的功能性故障,則驗(yàn)證不能通過,判斷驗(yàn)證標(biāo)志位時(shí),標(biāo)志位為1,則進(jìn)行故障報(bào)警。 當(dāng)104驗(yàn)證通過后,進(jìn)行106,在一次分檔確定的料位檢測(cè)區(qū)間內(nèi)按照細(xì)分檔逐次 拍攝圖像,可以得到一組9幅圖像,順序進(jìn)行107、108,采用PCNN的方法進(jìn)行料位的邊沿檢 測(cè),然后與對(duì)應(yīng)檔位處的料位刻度圖像對(duì)比得到料位值。最后判斷109,分析得到的P (P = 4)個(gè)料位值,計(jì)算差值,誤差應(yīng)小于所要求的精度值,如果驗(yàn)證通過則繼續(xù)驗(yàn)證料位值是否 處于對(duì)應(yīng)的檔位處,通過則說明圖像可靠,系統(tǒng)工作正常,此時(shí)清零驗(yàn)證標(biāo)志位,進(jìn)行下一 步流程。以上兩個(gè)判斷任何一個(gè)不通過則置位標(biāo)志位XI,然后判斷105,當(dāng)標(biāo)志位Xl為1 時(shí),重新執(zhí)行101,102,103,104,106,107,108,109,如果此次系統(tǒng)的異常只是偶然的干擾引 起的,則此時(shí)應(yīng)恢復(fù)正常,驗(yàn)證能夠通過,如果是出現(xiàn)了系統(tǒng)的功能性故障,則驗(yàn)證不能通 過,判斷驗(yàn)證標(biāo)志位時(shí),標(biāo)志位為1,則進(jìn)行故障報(bào)警。當(dāng)通過109后,執(zhí)行110,求均值輸出 料倉料位值,然后繼續(xù)進(jìn)行下一輪檢測(cè)。
      權(quán)利要求
      1.一種基于區(qū)間收斂的料倉料位檢測(cè)方法,其特征在于將深度為h的料倉粗分為N 等份(粗分檔),按照物距對(duì)應(yīng)劃分的檔位,采用程序控制方式調(diào)節(jié)數(shù)字相機(jī)鏡頭焦距拍攝 圖像,得到對(duì)應(yīng)劃分檔位的一組N幅圖像,對(duì)圖像進(jìn)行預(yù)處理后分別計(jì)算每幅圖像的圖像 熵,選擇熵值較大的K幅圖像(1 < K < N),記這K幅圖像對(duì)應(yīng)的檔位中最小的檔位為Ni, 最大的檔位為Nj,則確定了一個(gè)收斂區(qū)間[Ni,Nj];將區(qū)間[Ni,Nj]細(xì)分為M等份(細(xì)分 檔),按照物距對(duì)應(yīng)劃分的檔位,采用程序控制方式調(diào)節(jié)數(shù)字相機(jī)鏡頭焦距拍攝圖像,得到 對(duì)應(yīng)劃分檔位的一組M幅圖像,對(duì)圖像進(jìn)行預(yù)處理后分別計(jì)算每幅圖像的圖像熵,選取熵 值較大的P幅圖像,采用料位邊沿檢測(cè)算法計(jì)算得到料位邊沿,并計(jì)算得到料位值。
      2.如權(quán)利要求1所述的檢測(cè)方法,先對(duì)圖像進(jìn)行預(yù)處理,再對(duì)預(yù)處理后的圖像計(jì)算圖 像熵的計(jì)算方法,其特征在于首先對(duì)圖像進(jìn)行預(yù)處理運(yùn)算,包括以下步驟灰度拉伸、微 分計(jì)算、二值分割,然后再計(jì)算其圖像熵。
      3.如權(quán)利要求1所述的檢測(cè)方法,料位邊沿檢測(cè)算法,其特征在于對(duì)細(xì)分檔拍攝得到 的料倉料位圖像,經(jīng)圖像預(yù)處理后,進(jìn)行PCNN邊沿檢測(cè),得到區(qū)域邊沿,即為料位邊沿。
      4.如權(quán)利要求1所述的檢測(cè)方法,根據(jù)料位邊沿計(jì)算得到料位值的計(jì)算方法,其特征 在于對(duì)于選取的P幅圖像,首先,將料位邊沿與各自對(duì)應(yīng)的料位刻度圖像對(duì)比,得到一組P 個(gè)料位值L1G = 1,· · ·,P),然后由下面的公式得到實(shí)際料位值L :L = (L1+L2+. · · +Lp)/ρ。
      5.如權(quán)利要求4所述的檢測(cè)方法,料位刻度圖像獲得方法,其特征在于將深度為h的 料倉以絕對(duì)誤差值A(chǔ)h為間隔劃分為w份,w = h/Δ h,對(duì)應(yīng)w個(gè)檔位,相機(jī)鏡頭焦距對(duì)應(yīng)物 距從第1個(gè)檔位開始,順序至第w個(gè)檔位,按照下述方法進(jìn)行拍攝相機(jī)鏡頭焦距對(duì)應(yīng)物距 為第S個(gè)細(xì)分檔位時(shí)(S = 1,2,…,w),在內(nèi)空的料倉倉壁上設(shè)置標(biāo)尺,將標(biāo)尺逐次設(shè)置于 (S-t* Δ h)、(S- (t-1) * Δ ti)、· · ·、(S- Δ ti)、S、(S+ Δ ti)、· · ·、(S+ (t_l) * Δ h)、(S+t* Δ h)處, 分別拍攝圖像,得到一組Ot+1)幅圖像,將此組圖像進(jìn)行圖像處理后可得到對(duì)應(yīng)于第S個(gè) 細(xì)分檔位的料位刻度圖像;按照上述方法可以得到整個(gè)料倉共w個(gè)細(xì)分檔位的料位刻度圖 像,形成全料倉的料位刻度圖像組。
      6.如權(quán)利要求1所述的檢測(cè)方法,粗分檔和細(xì)分檔的劃分方法,其特征在于細(xì)分檔 位根據(jù)料倉料位檢測(cè)的絕對(duì)誤差值A(chǔ)h要求設(shè)置,即取細(xì)分檔的檔位間距等于絕對(duì)誤差值 Δ h ;粗分檔根據(jù)料倉深度h和對(duì)檢測(cè)的速度要求設(shè)置,粗分檔檔位間距為細(xì)分檔檔位間距 的整數(shù)倍。
      7.如權(quán)利要求1所述的檢測(cè)方法,收斂區(qū)間[Ni,Nj]的邊界點(diǎn)Ni,Nj的取值,其特征 在于由粗分檔拍攝的圖像確定的收斂區(qū)間[Ni,Nj],Ni與Nj所對(duì)應(yīng)的圖像的圖像熵值的 比值(用較小熵值比較大的熵值)應(yīng)大于規(guī)定的比值。
      全文摘要
      本發(fā)明是一種基于數(shù)字相機(jī)、輔助照明設(shè)備,采用圖像處理方式的對(duì)料倉料位進(jìn)行連續(xù)檢測(cè)的方法。本發(fā)明通過兩次分檔的方式拍攝圖像,針對(duì)圖像特點(diǎn)進(jìn)行圖像的預(yù)處理,計(jì)算處理后圖像的圖像熵,一次分檔(粗分檔)圖像經(jīng)過處理分析后得到逼近區(qū)間,在區(qū)間內(nèi)二次分檔(細(xì)分檔)拍攝圖像,計(jì)算預(yù)處理后圖像的圖像熵,選出適合的圖像進(jìn)行圖像料位線檢測(cè),得到料位線,計(jì)算后得到料倉料位值。
      文檔編號(hào)G01F23/00GK102116659SQ20101051115
      公開日2011年7月6日 申請(qǐng)日期2010年10月19日 優(yōu)先權(quán)日2010年10月19日
      發(fā)明者孫繼平, 趙春鵬 申請(qǐng)人:中國礦業(yè)大學(xué)(北京)
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