[发明专利]一种基于图像识别的输送带跑偏检测方法

说明书

技术领域

本发明属于运输设备技术领域，具体地说，是涉及一种基于图像识别的输送带跑偏检测方法。

背景技术

通用带式输送机主要由输送带、传动滚筒、拉紧装置、托辊机架、托辊轴以及传动装置等几部分组成。胶带绕经两端滚筒后，用胶带卡子或硫化方法，将两头接在一起，使之成为闭环结构的输送带。输送带由上、下托辊轴支承着，由拉紧装置拉紧，具有一定的张力。当主动滚筒被电动机带动而旋转时，借助于主动滚筒与输送带之间的摩擦力带着输送带连续运转，从而将装到输送带上的载货从卸载滚筒处卸载。输送带作为整个输送机的关键设备，它的安全、稳定运行直接影响到生产作业。如果输送带喂料不均匀、输送带过松或机身不正等，将导致输送带沿垂直于运行方向发生偏移，该现象称为输送带跑偏。输送带跑偏是带式输送机的最常见故障，跑偏轻则会导致撒料、影响生产进度及损害输送带和相关机械设备；如果是长距离输送，如矿井使用过程中，还会因输送带跑偏增加输送带运行阻力，可能会引起矿井火灾、人员伤亡等严重事故。

随着经济的发展、技术的进步，在安全生产方面的要求也在不断提高。早期输送带跑偏是通过机械或电子传感器获取输送带运行信息并进行分析、判断的技术方法。这种技术的缺点主要是：传感器装在输送带下方，极易受损而失效。之后出现由摄像机将输送带运行情况的视频图像汇集到监控中心，由人工通过观察去发现。这种方式的主要缺点是：①工作人员需要长时间且同时观察多处视频采集图像，很容易视觉疲劳；②为了人身安全且有大量的实时采集图像需观察，视频显示装置与人眼间需有一定的距离，使图像清晰度不够，造成人工判断失误的概率大。

为解决上述检测方式存在的问题，本申请人曾提出了一种基于边缘提取的输送带跑偏检测方法，通过对视频设备采集的原始图像进行边缘轮廓检测、边缘轮廓修复，直至提取到图像中输送带及转轴的边缘，利用提取到的边缘检测输送带是否跑偏。具体来说，是将输送带左侧转轴和输送带右侧转轴作为参照边缘，获取输送带运行过程中的实际左侧边缘和右侧边缘，根据输送带边缘与相应侧的转轴边缘之间的距离变化检测输送带是否跑偏。但是，在实际应用该检测方法时发现，由于采用灰度差值图像及二值化处理方式获得边缘轮廓，再采用沿某方向寻找中心点的方法提取输送带边缘与转轴边缘，再通过计算转轴边缘与输送带边缘的平均距离判断输送带是否跑偏，整个过程计算量非常大，处理速度慢，难以实现实时、快速地跑偏检测。而且，如果输送带跑偏过大，覆盖在转轴边缘，则该方法失效，通用性差。

发明内容

本发明的目的在于提供一种基于图像识别的输送带跑偏检测方法，解决现有技术存在的实时性和通用性较差的问题。

为达到上述发明目的，本发明采用下述技术方案予以实现：

一种基于图像识别的输送带跑偏检测方法，包括下述步骤：

步骤a1、获取灰度图像

采集实时图像，获取实时图像的长度h、宽度w及灰度图像f₁(x,y)；(x,y)为灰度图像中像素点的位置，x∈[0,h-1]，y∈[0,w-1]；

步骤a2、边缘检测

利用边缘检测器检测灰度图像f₁(x,y)中包含的所有对象的边缘，获得边缘图像f₂(x,y)；

步骤a3、边缘滤波

采用基于形状和方向性的滤波模板M_q(s,t)对边缘图像f₂(x,y)进行滤波，得到与输送带运行方向相同的直线型边缘图像f₃(x,y)；对于给定的m和n，m＞n，(2m+1)和(2n+1)分别为滤波模板M_q(s,t)的长度和宽度，(s,t)为滤波模板M_q(s,t)的坐标位置，t∈[-n,n],s∈[-m,m]；

步骤a4、边缘标记

将直线型边缘图像f₃(x,y)中的每条连续边缘表示为二维矩阵，记为edgex_k(i，j)；edgex_k表示第k段边缘，i表示二维矩阵的行，i＝1,2,…,I，I为边缘edgex_k沿实时图像长度方向的长度，j表示二维矩阵的列，j＝1或2，j＝1表示边缘edgex_k的x坐标值，j＝2表示边缘edgex_k的y坐标值；

步骤a5、实时输送带边缘识别