[發(fā)明專利]基于圖像處理技術(shù)的煤礦井下鉆孔深度測(cè)量方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201310132223.9
• 申請(qǐng)日: 2013-04-15
• 公開（公告）號(hào): CN104100256B
• 公開（公告）日: 2017-04-12
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 董立紅;李占利;張杰慧
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 西安科技大學(xué)
• 主分類號(hào): E21B47/04
• 分類號(hào): E21B47/04;E21B47/002;G06T7/00;G06T7/292
• 代理公司: 北京漢昊知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙)11370
• 代理人: 孟海娟

1.基于圖像處理技術(shù)的煤礦井下鉆孔深度測(cè)量方法，其特征在于，包括以下步驟：

步驟一，根據(jù)視頻的幀率數(shù)自動(dòng)計(jì)算鉆頭鉆入過(guò)程的幀數(shù)FramIn＝打鉆需時(shí)間(s)*視頻幀率(幀/s)，以及退出過(guò)程的幀數(shù)FrameOut＝退鉆所需時(shí)間需時(shí)間(s)*視頻幀率(幀/s)；

步驟二，選擇打鉆的鉆頭矩形框作為目標(biāo)模板，記錄下目標(biāo)矩形框的位置和大小以及鉆頭的目標(biāo)圖像；

步驟三，依據(jù)均值漂移目標(biāo)跟蹤算法采用核函數(shù)加權(quán)的特征直方圖來(lái)描述目標(biāo)模板，在每幀中對(duì)目標(biāo)模板模型和候選目標(biāo)模型進(jìn)行相似性度量，并沿著核直方圖相似性的梯度方向迭代搜索目標(biāo)位置，實(shí)現(xiàn)目標(biāo)跟蹤；所述目標(biāo)跟蹤就是根據(jù)上一幀的鉆頭目標(biāo)位置y₀，在當(dāng)前幀中尋找使距離最小或者相似性系數(shù)最大的位置y₁.在核窗寬確定的條件下，獲得目標(biāo)模版p和候選目標(biāo)模版q的和直方圖模型后，模型之間的匹配距離定義為其中ρ為Bhattacharyya系數(shù)，通過(guò)不斷地沿著相似性度量的梯度方向移動(dòng)到新的位置直至收斂，得到當(dāng)前新的位置；

步驟四，鉆井過(guò)程中鉆頭的運(yùn)動(dòng)為不斷抖動(dòng)著前進(jìn)與后退，所以對(duì)跟蹤結(jié)果的距離軌跡先采用中值平滑處理，平滑后某時(shí)刻t的偏移距離為d′(f)＝med{d(t-k，t+k)}，其中k為濾波尺寸參數(shù)，通過(guò)尋找平滑后的跟蹤結(jié)果偏移距離的顯著跳躍判斷單次鉆桿運(yùn)動(dòng)的劃分，同時(shí)需滿足兩次連續(xù)跳躍的時(shí)間差符合設(shè)定的時(shí)間要求，即滿足T_i+1-T_i＞a*(FrameIn+FrameOut)，a在0到1之間，則為一個(gè)鉆桿數(shù)量；

步驟五，鉆孔深度根據(jù)分析的鉆井鉆桿數(shù)量可方便測(cè)量得知：Depth＝鉆桿長(zhǎng)度*鉆井鉆桿數(shù)量。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于圖像處理技術(shù)的煤礦井下鉆孔深度測(cè)量方法，其特征在于，所述步驟二還包括選擇鉆桿方向作為主運(yùn)動(dòng)方向，以避免復(fù)雜井下環(huán)境中多運(yùn)動(dòng)目標(biāo)如工人運(yùn)動(dòng)等產(chǎn)生的干擾和遮擋情況，記錄方向線段的參數(shù)。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于圖像處理技術(shù)的煤礦井下鉆孔深度測(cè)量方法，其特征在于，如果均值漂移算法跟蹤到的當(dāng)前幀的位置偏移到離在步驟二中選擇的運(yùn)動(dòng)方向一定距離，則認(rèn)為當(dāng)前幀目標(biāo)丟失，該幀結(jié)果無(wú)效，以持續(xù)運(yùn)動(dòng)的預(yù)測(cè)值為目標(biāo)位置。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于圖像處理技術(shù)的煤礦井下鉆孔深度測(cè)量方法，其特征在于，所述步驟三還包括通過(guò)灰度特征、梯度方向特征以及角點(diǎn)特征來(lái)判斷目標(biāo)模板和候選模型之間的相似性。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于圖像處理技術(shù)的煤礦井下鉆孔深度測(cè)量方法，其特征在于，所述步驟三還包括定義目標(biāo)區(qū)域，以目標(biāo)區(qū)域幾何中心為中心的3倍目標(biāo)區(qū)域面積的領(lǐng)域區(qū)域?yàn)楸尘皡^(qū)域，計(jì)算區(qū)分度D來(lái)判斷目標(biāo)和背景的區(qū)分程度，D的計(jì)算原則定義為其中Ha和Hb分別表示目標(biāo)區(qū)域和背景區(qū)域的特征直方圖。