[發明專利]一種基于模糊PID自適應調光皮帶異物檢測方法與系統

在審

• 申請號: 202110942211.7
• 申請日: 2021-08-17
• 公開（公告）號: CN113658135A
• 公開（公告）日: 2021-11-16
• 發明（設計）人: 劉新華;張旭;華德正;張曉光;郝敬賓;劉曉帆;周皓;路和;劉浩;梁斌;冀連權;王勇
• 申請（專利權）人: 中國礦業大學
• 主分類號: G06T7/00
• 分類號: G06T7/00;G06T7/11;G06T7/62;G06N3/04;G06N3/08
• 代理公司: 徐州先卓知識產權代理事務所(普通合伙) 32555
• 代理人: 于浩

本發明公開了一種基于模糊PID自適應調光皮帶異物檢測方法與系統，包括LED三色照度模塊、模糊PID調節光照模塊、圖像灰度處理模塊、圖像采集模塊、異物檢測硬件模塊、異物深度學習檢測模型模塊、分割及分揀處理模塊。考慮到采集圖像時，光源對圖像清晰度的影響，以及井下復雜的環境，通過模糊PID調節光源照度，調節圖像清晰度，確保輸入高清晰度的圖像，采集的圖像輸入基于yolo的深度學習檢測模型，并對識別后的異物圖像進行分割和識別，以有效提高皮帶異物識別的精度。并且采用對圖像進行分割的技術手段，實現對皮帶異物的表面積計算，進而提高皮帶異物分選、綜放工作面自動化水平，減輕工人勞動強度同時保證異物分選的準確性。

技術領域

本發明涉及一種皮帶異物檢測方法與系統，具體為一種基于模糊PID自適應調光皮帶異物檢測方法與系統，屬于圖像處理技術領域。

背景技術

圖像識別技術已經應用于皮帶運輸煤礦領域的異物識別的研究中，但是存在采集圖像質量差，從而導致識別精度低的問題。

目前的研究，主要針對煤炭運輸中的異物分選，對皮帶上呈平鋪狀態的異物進行識別，由于種類較多，如廢棄的錨桿、螺栓和木材等，給異物分選增加了難度，并且采集圖像的環境較差，輸入圖像質量得不到保障。并且在圖像采集過程中，通常沒有考慮照度因素而隨意設置了線性光源，或是設置了幾種不同的光源，但是沒有對光照照度進行調光控制。實際上不同異物決定了它們對于光照的響應特性也不同，即在不同照度下，即便是同一物體，也會在視覺上有所差異，所以目前基于圖像的皮帶異物識別技術存在精度差的問題。

發明內容

本發明的目的就在于為了解決問題而提供一種基于模糊PID自適應調光皮帶異物檢測方法與系統，以能夠在考慮皮帶異物照度因素影響的前提下，改善圖片質量，提高皮帶異物識別精確度。

本發明通過以下技術方案來實現上述目的：一種基于模糊PID自適應調光皮帶異物檢測方法，包括以下步驟

步驟一、光電開關傳感器檢測物料狀態，將信息返回到控制臺，開啟R、G、B三色LED線型光源；

步驟二、判斷圖像清晰度是否滿足初始設定要求；

步驟三、若圖像清晰度滿足初始設定要求，則啟動面陣工業相機進行圖像采集，采集皮帶運輸機上的圖像；

步驟四、若圖像清晰度不滿足初始設定要求，則進行模糊PID控制調節照明，直至清晰度為最優清晰度時，進行圖像采集；

步驟五、對滿足清晰度要求的圖像進行異物識別，并輸出置信度信息；

步驟六、采用分水嶺算法對采集得到的異物圖像進行分割，根據像素點進行面積計算，并將皮帶異物信息傳輸到分揀系統，由分揀機械手進行處理。

作為本發明再進一步的方案：所述步驟四中，用基于PID自適應調光時，在當前環境照度下采集皮帶工作面圖像，采用Laplacian梯度函數，確定輸入圖像清晰度。

對于一個M×N像素的圖像，每個像素的灰度值為g(x，y)，進行濾波卷積后每個像素點值為z(x，y)，圖像清晰度評價函數f：

z(x，y)＝g(x-1，y)+g(x+1，y)+g(x，y+1)-4g(x，y)

當輸入圖像的清晰度不滿足設定的閾值時，采用模糊PID自適應調光的方式，重新輸入圖像，進行判斷，直至滿足清晰度要求。

作為本發明再進一步的方案：所述步驟六中，完成對皮帶異物圖像的識別和分割之后，為了進一步為工作人員后續的工作提供便利，本發明使用的上述皮帶異物識別方法，還可以包括確定待處理皮帶異物的表面積。該確定過程具體為：

采用公式確定待處理異物的異物表面積。