[發明專利]一種基于激光和雙目視覺的煤倉料位測量方法和裝置

無效

• 申請號: 200910259672.3
• 申請日: 2009-12-22
• 公開（公告）號: CN101949721A
• 公開（公告）日: 2011-01-19
• 發明（設計）人: 孫繼平;劉松
• 申請（專利權）人: 中國礦業大學(北京)
• 主分類號: G01F23/00
• 分類號: G01F23/00;G06T5/00;G06T7/00
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

1.一種基于激光和雙目視覺的煤倉料位測量方法，其特征在于：激光器產生激光束作為主動光源，激光束的大小根據煤倉深度以及料位深度進行改變，在煤面上形成激光斑，平行布置的雙目相機同時獲取同一斑點的圖像，形成圖像對，對圖像利用改進的算法對圖像對預處理，對預處理后的圖像通過新的立體匹配算法檢測斑點在兩幅圖像中視差來實現煤倉料位測量。測量步驟為：

(1.)激光器向煤面發射激光束，在煤面上形成激光斑，利用兩個CCD相機獲取圖像對；

(2.)標定兩個CCD相機和兩個鏡頭的內參數；

(3.)對步驟(1.)采集的兩幅同一幀的圖像利用改進的腐蝕和膨脹算法進行先腐蝕后膨脹預處理；

(4.)將預處理后的兩幅圖像作為輸入，利用利用新的快速立體視覺算法計算深度圖；

(5.)根據深度圖獲得煤倉料位的深度，最終實現高效、實時、準確的煤倉料位測量目的。

有兩種可選的測量策略：實時檢測模式和傳感器檢測模式。

2.根據權利要求1所述的煤倉料位測量方法，其特征在于：步驟(1.)所述的利用兩個CCD相機獲取的圖像對，為同一個時刻采集的同一個激光斑的兩幅圖像。

3.根據權利要求1所述的煤倉料位測量方法，其特征在于：步驟(3.)所述的對采集的圖像利用改進的腐蝕和膨脹算法進行先腐蝕后膨脹預處理，具體實現如下：

(1.)對圖像f₁(x，y)和f₂(x，y)進行腐蝕操作，公式如下：

(2.)對圖像f₁(x，y)和f₂(x，y)進行膨脹操作，公式如下：

式中，f代表輸入圖像f(x，y)，b代表結構元素b(x，y)，Mean{A}表示集合A中元素的均值，Median{A}表示集合A中元素的中值，D_b是b的定義域，T是閾值。

4.根據權利要求1所述的煤倉料位測量方法，其特征在于：步驟(4.)所述的利用新的快速立體視覺算法計算深度圖，具體實現步驟如下：

(1.)首先利用最大類間方差法求取分別對圖像f₁(x，y)和f₂(x，y)閾值T_i，i＝1，2，然后進行二值化，像素值大于或等于閾值的，像素值設置成255，否則像素值設置成0；

(2.)掃描圖像f₁(x，y)所有像素，獲得像素值為255的相互連通的所有像素的最小外接矩形其左上角坐標為右下角坐標為

(3.)掃描圖像f₂(x，y)所有像素，獲得像素值為255相互連通的所有像素的最小外接矩形其左上角坐標為右下角坐標為

(4.)生產新的圖像和圖像新的圖像和圖像的寬度為w^new，高度為h^new，圖像的像素由圖像f₁(x，y)從(x_min，y_min)為起點，寬度為w^new，高度為h^new內矩形內的圖像復制得到；新圖像的像素由圖像f₂(x，y)從(x_min，y_min)為起點，寬度為w^new，高度為h^new內矩形內的圖像復制得到其中，

xmin=min{xS1,xend1,xS2,xend2}-20]]>

xmax=max{xS1,xend1,xS2,xend2}+20]]>

ymin=min{yS1,yend1,yS2,yend2}-20]]>

ymax=max{yS1,yend1,yS2,yend2}+20]]>

w^new＝x_max-x_min+1

h^new＝y_max-y_min+1

(5.)對圖像和圖像進行立體匹配得到視差圖，匹配準則為差值絕對值之和。

(6.)根據公式其中f為焦距、b為基線長，d為視差，由視差圖恢復深度圖，進而實現煤倉料位測量。