[發明專利]隧道掘進機搭載的高速皮帶機巖渣視頻分析系統及方法

有效

• 申請號: 201710081928.0
• 申請日: 2017-02-15
• 公開（公告）號: CN106934796B
• 公開（公告）日: 2018-11-30
• 發明（設計）人: 劉斌;冉令強;徐輝;聶利超;劉征宇
• 申請（專利權）人: 山東大學
• 主分類號: G06T7/00
• 分類號: G06T7/00;G06T7/11;G06T7/62
• 代理公司: 濟南圣達知識產權代理有限公司 37221
• 代理人: 張勇

1.一種隧道掘進機搭載的高速皮帶機巖渣視頻分析系統，其特征是：包括分析模塊和設置于皮帶機上方的攝像機、照明裝置，所述攝像機捕捉皮帶機上巖渣的圖像，并傳輸給分析模塊，所述分析模塊提取其中的每一幀，將其轉換為灰度圖，并將灰度圖轉換為二值圖，應用圖像形態學的膨脹處理方法，以把二值圖像中過于破碎的區域連通起來，確定每個獨立連通區域為巖渣，根據獨立連通區域計算有向包圍盒，確定巖渣形狀。

2.如權利要求1所述的一種隧道掘進機搭載的高速皮帶機巖渣視頻分析系統，其特征是：所述攝像機外設置有保護機構。

3.如權利要求2所述的一種隧道掘進機搭載的高速皮帶機巖渣視頻分析系統，其特征是：所述保護機構前端設置有一圈突出的防塵擋板。

4.基于如權利要求1-3中任一項所述的系統的工作方法，其特征是：包括以下步驟：

(1)對于采集到的巖渣視頻，提取其中的每一幀，將彩色圖像轉換為灰度圖，將得到的灰度圖轉換為二值圖；

(2)對得到的二值圖像，應用圖像形態學的膨脹處理方法，以把二值圖像中破碎的區域連通起來，使同一巖渣對應的圖像區域是連通的，不同巖渣所對應的圖像區域是不連通的；

(3)使用圖像連通區域檢測算法，確定二值圖像中所有的獨立連通區域，每個連通區域即為巖渣，并按每個區域所包含的像素數進行排序；

(4)對得到的每個連通區域，計算有向包圍盒，以反映巖渣的形狀信息，并記錄統計；通過巖渣形狀以判斷滾刀是否工作正常，若巖渣多為細長條狀，則滾刀工作正常，磨損小；若巖渣多成圓塊狀，則滾刀沒有正常工作，有磨損情況；統計最大巖渣的直徑和巖渣直徑直方圖，把從0到最大巖渣直徑的長度范圍分為多個區間，統計直徑落在各個區間的巖渣個數，對拍攝面積大于某個設定閾值的巖渣分為兩類，細長條狀和圓塊狀，并繪制直方圖。

5.如權利要求4所述的工作方法，其特征是：所述步驟(1)中，彩色圖像，轉換為灰度圖的具體方法為：

Gray＝R×0.299+G×0.587+B×0.114, (1)

式中，R、G、B分別為彩色圖像某個像素的紅、綠、藍三種顏色值，Gray為轉換成的灰度值。

6.如權利要求4所述的工作方法，其特征是：所述步驟(1)中，灰度圖大于閾值的二值圖對應像素值為1，否則為0。

7.如權利要求4所述的工作方法，其特征是：所述步驟(3)中，每個獨立連通區域所包含的像素數多少代表巖渣拍攝面積大小。

8.如權利要求4所述的工作方法，其特征是：所述步驟(4)中，有向包圍盒是一個二維矩形，它的寬對應物體的最窄處，它的長對應物體的最寬處，最寬處和最窄處的比值反映巖渣的形狀信息。