[發明專利]一種基于雙目立體視覺深度感知的礦用帶式輸送機煤量檢測方法

有效

• 申請號: 201710239653.9
• 申請日: 2017-04-13
• 公開（公告）號: CN107424143B
• 公開（公告）日: 2020-10-16
• 發明（設計）人: 代偉;趙杰;楊春雨;王獻偉;陳其鑫;雷汝海;王軍
• 申請（專利權）人: 中國礦業大學
• 主分類號: G06T7/00
• 分類號: G06T7/00;G06T7/10;G06T7/62;G01B11/00;G06K9/62
• 代理公司: 南京瑞弘專利商標事務所(普通合伙) 32249
• 代理人: 楊曉玲

1.一種基于雙目立體視覺深度感知的礦用帶式輸送機上煤料量檢測方法，其特征在于，包括如下步驟：

步驟1，經雙目相機采集的運輸煤料原始圖像中識別出皮帶上運輸煤料，包括：基于多分辨率小波變換算法的運輸煤料圖像增強和基于K-means聚類算法的運輸煤料圖像分割；

步驟2，采用雙目立體視覺的物體三維數據獲取技術對分割后僅含運輸皮帶上煤料的三維數據進行提取，包括：僅含運輸煤料圖像對的立體校正、運輸煤料視差圖的生成和運輸皮帶上煤料的三維信息提取；

步驟3，根據運輸皮帶煤料三維數據，通過煤料體積計算與修正進行煤料量計算，包括：運輸煤料初始體積計算、基于T-S模糊邏輯推理的體積修正和運輸煤料量的計算；

步驟1中基于多分辨率小波變換算法的運輸煤料圖像增強方法包括以下四步：

步驟111，將采集的運輸煤料原始圖像由RGB色彩空間轉換成HSV色彩空間，提取V通道的運輸煤料原始圖像；

步驟112，采用多分辨率二維離散小波分解方法如式(1)對提取的V通道運輸煤料原始圖像進行分解，得到運輸煤料原始圖像V通道的低頻分量和高頻分量；

其中，(x,y)為運輸煤料原始圖像像素坐標，(k,l)為進行分解的像素點坐標，g和h分別為高通濾波器和低通濾波器，c_j為運輸煤料原始圖像，是其垂直高頻分量，是其水平高頻分量，是其對角高頻分量，c_j+1為其低頻分量；

步驟113，對運輸煤料原始圖像V通道的低頻分量c_j+1進行非線性對比度增強處理和對V通道的高頻分量和進行軟閾值去噪處理；

步驟114，采用多分辨率二維離散小波重構方法對處理后的V通道高頻和低頻分量進行重構如式(2)，并合成HSV三通道圖像，從而得到運輸煤料的原始增強圖像c_j(x,y)，

步驟1中基于K-means聚類算法的運輸煤料圖像分割方法具體包括以下5個步驟：

步驟121，在增強的運輸煤料圖像基礎上，確定其包含的聚類數量K＝5；

步驟122，在運輸煤料增強的圖像中隨機進行選取5個像素數據作為運輸煤料圖像分割初始聚類中心(C₁,C₂,...,C₅)；

步驟123，根據灰度和空間信息運用誤差平方和相似度函數如式(3)對余下的運輸煤料圖像數據分配最相似的聚類；

其中，d(x_i,x_j)為增強煤料圖像的兩個像素點x_i和x_j之間的距離，σ是一個可調節空間距離標量，A是可調節灰度的矩陣；p_i和p_j表示煤料圖像內像素點x_i和x_j的歸一化空間坐標信息向量；s_i和s_j表示煤料圖像內像素點x_i和x_j的歸一化灰度信息向量；

步驟124，重新計算運輸煤料圖像中的新聚類中心C_i；

步驟125，通過優化迭代步驟123，步驟124找到最優的運輸煤料圖像聚類，提取運輸煤料所在的類，進而得到僅含運輸煤料的圖像。

2.根據權利要求1所述的基于雙目立體視覺深度感知的礦用帶式輸送機上煤料量檢測方法，其特征在于步驟2包括以下四步：

步驟21，獲取水平安裝在運輸煤料上方雙目相機的內、外部參數包括相機焦距f、左右相機的主點坐標(c_x,c_y)、畸變系數α、旋轉矩陣R、平移向量T；

步驟22，采用獲取的相機參數對得到的僅含運輸煤料的左右圖像進行立體校正；

步驟23，對校正后的運輸煤料左右圖像進行Census匹配算法得出運輸煤料校正圖像的視差圖；

步驟24，根據運輸煤料的視差圖和運輸煤料采集工具雙目相機的實際參數得出相對于相機的運輸煤料表面的三維數據。