[發(fā)明專利]基于圖像識別與分析的隧道內(nèi)圍巖石英含量預(yù)測系統(tǒng)與方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202010070790.6
• 申請日: 2020-01-21
• 公開（公告）號: CN111272753B
• 公開（公告）日: 2021-04-13
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 許振浩;石恒;潘東東;馬文;張一馳;余騰飛;謝輝輝
• 申請（專利權(quán)）人: 山東大學(xué)
• 主分類號: G01N21/84
• 分類號: G01N21/84;G01S17/08;G06K9/34;G06N3/04;G06N3/08
• 代理公司: 濟南圣達(dá)知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 37221
• 代理人: 黃海麗

1.一種基于圖像識別與分析的隧道內(nèi)圍巖石英含量預(yù)測系統(tǒng)，其特征在于，包括：用于與隧道掘進機固定的基座、圖像采集模塊、可伸縮的第一驅(qū)動連桿和第六驅(qū)動連桿、控制模塊，以及石英含量預(yù)測模塊；

其中，所述基座通過第一驅(qū)動連桿與圖像采集模塊連接，所述第一驅(qū)動連桿的桿體和基座之間通過第六驅(qū)動連桿連接；

所述控制模塊用于向第一驅(qū)動連桿、第六驅(qū)動連桿和圖像采集模塊發(fā)送控制指令，以及接收圖像采集模塊傳輸?shù)膰鷰r圖像，并發(fā)送至石英含量預(yù)測模塊進行石英含量預(yù)測；

所述圖像采集模塊包括工業(yè)相機、拍攝底座和多個可伸縮的驅(qū)動連桿；

所述拍攝底座上圍繞工業(yè)相機設(shè)有多個激光測距儀，所述拍攝底座為圓盤狀，工業(yè)相機設(shè)于圓盤的圓心處，多個激光測距儀均勻的設(shè)于以工業(yè)相機為原點的圓上；

控制模塊控制激光測距儀工作，測試拍攝底座與圍巖的距離是否符合要求，若符合要求，判斷拍攝底座與圍巖是否保持相對平行，包括：

計算min（∑|δ₇₀₁-δ₇₀₆|+|δ₇₀₂-δ₇₀₅|+|δ₇₀₃-δ₇₀₄|）是否小于設(shè)定閾值，若小于，則認(rèn)為拍攝底座與圍巖保持相對平行，其中，δ₇₀₁-δ₇₀₆分別為六個激光測距儀檢測到的與圍巖之間的距離；

否則，控制驅(qū)動連桿工作直至拍攝底座與圍巖保持相對平行；

所述石英含量預(yù)測模塊中，對石英的每個候選區(qū)域框，將灰度值大于閾值的像素點記為石英區(qū)域的生長種子點，基于區(qū)域生長法得到該候選區(qū)域框內(nèi)的石英區(qū)域；統(tǒng)計各候選區(qū)域框內(nèi)所有石英區(qū)域的像素數(shù)，結(jié)合預(yù)先測得的圍巖巖石密度，得到該圍巖圖像的石英特征向量；具體地，所述石英特征向量為一維向量，形式為[ρ,n₁,n₂,…,n_m]，其中，ρ表示預(yù)先測得的圍巖巖石密度，n_i表示圖像中像素數(shù)為i的石英區(qū)域的數(shù)量，m為預(yù)設(shè)的石英區(qū)域可能的最大像素數(shù)。

2.如權(quán)利要求1所述的一種基于圖像識別與分析的隧道內(nèi)圍巖石英含量預(yù)測系統(tǒng)，其特征在于，所述圖像采集模塊設(shè)于保護箱內(nèi)，所述保護箱通過連接體與所述第一驅(qū)動連桿連接。

3.如權(quán)利要求2所述的一種基于圖像識別與分析的隧道內(nèi)圍巖石英含量預(yù)測系統(tǒng)，其特征在于，所述工業(yè)相機固定于拍攝底座中心，拍攝底座的下表面通過所述多個可伸縮的驅(qū)動連桿與保護箱連接。

4.如權(quán)利要求1所述的一種基于圖像識別與分析的隧道內(nèi)圍巖石英含量預(yù)測系統(tǒng)，其特征在于，所述拍攝底座上圍繞工業(yè)相機還設(shè)有多個Led燈。

5.如權(quán)利要求2所述的一種基于圖像識別與分析的隧道內(nèi)圍巖石英含量預(yù)測系統(tǒng)，其特征在于，所述保護箱上還設(shè)有照度計，通過可伸縮的第三驅(qū)動連桿連接。

6.基于權(quán)利要求5所述系統(tǒng)的隧道圍巖石英含量預(yù)測方法，其特征在于，包括以下步驟：

控制模塊向第一驅(qū)動連桿、第六驅(qū)動連桿以及保護箱內(nèi)的多個可伸縮的驅(qū)動連桿分別發(fā)送控制指令，用以調(diào)整圖像采集模塊與圍巖之間的位置關(guān)系；

控制模塊向工業(yè)相機發(fā)送拍照指令，獲取工業(yè)相機拍攝的圖像并發(fā)送至石英含量預(yù)測模塊，進行石英含量測試。

7.如權(quán)利要求6所述的隧道圍巖石英含量預(yù)測方法，其特征在于，調(diào)整圖像采集模塊與圍巖之間的位置關(guān)系過程中，控制模塊接收多個激光測距儀發(fā)送的距離數(shù)據(jù)，判斷拍攝底座與圍巖是否保持相對平行，若否，繼續(xù)調(diào)整圖像采集模塊與圍巖之間的位置關(guān)系。