[發明專利]一種基于圖像和熱成像跟蹤的煤巖界面識別系統

在審

• 申請號: 202011047880.X
• 申請日: 2020-09-29
• 公開（公告）號: CN112132078A
• 公開（公告）日: 2020-12-25
• 發明（設計）人: 李勇;樊后世;尹忠奇
• 申請（專利權）人: 三一重型裝備有限公司
• 主分類號: G06K9/00
• 分類號: G06K9/00;G06K9/62;G06T5/00;G06T5/10;G06T5/50;G06T7/246
• 代理公司: 北京中強智尚知識產權代理有限公司 11448
• 代理人: 黃耀威

本發明公開了一種基于圖像和熱成像跟蹤的煤巖界面識別系統，涉及煤礦開采技術領域，主要目的在于能夠結合可見光圖像所提供的信息和熱成像實時提供的截割部熱成像變化，在工作面環境下獲取煤巖圖像，從而提高檢測綜采工作面煤巖界面的精確性。包括：圖像采集模塊、熱成像采集模塊、煤巖識別模塊和控制模塊；圖像采集模塊，用于采集圖像信息，并將圖像信息發送至煤巖識別模塊；熱成像采集模塊，用于采集熱成像信息，并將熱成像信息發送至煤巖識別模塊；煤巖識別模塊，用于對圖像信息及熱成像信息進行特征提取，得到煤巖界限信息；控制模塊，用于根據煤巖界限信息對采煤機搖臂進行控制，以使采煤機搖臂高度與煤巖界限保持一致。

技術領域

本發明涉及煤礦開采技術領域，特別是涉及一種基于圖像和熱成像跟蹤的煤巖界面識別系統。

背景技術

目前，基于圖像的煤巖識別大多采用以下幾種形式：單獨可見光相機煤巖識別、三個可見光相機配合實現煤巖識別、一個可見光相機和一個紅外相機配合實現煤巖識別。煤巖圖像探測法是對工作面煤巖界面圖像進行特征提取，然后進行分類，判斷出煤巖界面。煤巖界面識別是實現采煤機滾筒自動調高的關鍵技術，減少開采過程中矸石混入，避免分布在采煤機滾筒上的截齒截割到堅硬的巖石而造成截齒部位破損。煤巖界面識別對于減少采掘工作面作業人員直至實現工作面無人開采具有重要意義，既是煤礦安全高效生產的需要，又是減輕工人勞動強度和改善作業環境的需要。

發明內容

有鑒于此，本發明提供一種基于圖像和熱成像跟蹤的煤巖界面識別系統，主要目的在于能夠結合可見光圖像所提供信息豐富和熱成像實時提供截割部熱成像變化，能在粉塵大的工作面環境下獲取煤巖圖像，從而提高檢測綜采工作面煤巖界面的精確性。

依據本發明一個方面，提供了一種基于圖像和熱成像跟蹤的煤巖界面識別系統，包括：

圖像采集模塊、熱成像采集模塊、煤巖識別模塊和控制模塊，

所述圖像采集模塊，用于采集圖像信息，并將所述圖像信息發送至所述煤巖識別模塊；

所述熱成像采集模塊，用于采集熱成像信息，并將所述熱成像信息發送至所述煤巖識別模塊；

所述煤巖識別模塊，用于對所述圖像信息及熱成像信息進行特征提取，得到煤巖界限信息；

所述控制模塊，用于根據所述煤巖界限信息對采煤機搖臂進行控制，以使采煤機搖臂高度與煤巖界限保持一致。

進一步地，所述煤巖識別模塊，包括：

預處理單元，用于對所述圖像信息和熱成像信息分別進行小波變換，得到所述圖像信息及所述熱成像信息的小波域低頻分量和高頻分量，并利用預設的閾值函數對所述小波域低頻分量和高頻分量進行處理，以消除背景噪聲；

特征提取單元，用于根據預先訓練的深度學習模型對所述圖像信息及所述熱成像信息的小波域低頻分量和高頻分量進行特征提取，得到煤巖界限信息。

進一步地，所述煤巖識別模塊，還包括：

坐標映射單元，用于將所述圖像信息與所述熱成像信息的像素坐標系與獲取的世界坐標系進行映射，得到同一場景下所述圖像信息與所述熱成像信息的標定關系。

進一步地，所述圖像采集模塊，包括：可見光相機和環形光源，

所述可見光相機，用于采集圖像信息，并將所述圖像信息發送至所述煤巖識別模塊；

所述環形光源，安裝于所述可見光相機前方，用于發射環形光線。

進一步地，所述可見光相機，包括：CMOS圖像傳感器，用于采集圖像信息；

第一通信模塊，用于將采集的圖像信息發送至所述煤巖識別模塊。

進一步地，所述熱成像采集模塊，還包括：