[发明专利]隧道掘进机搭载的高速皮带机岩渣视频分析系统及方法

权利要求书

1.一种隧道掘进机搭载的高速皮带机岩渣视频分析系统，其特征是：包括分析模块和设置于皮带机上方的摄像机、照明装置，所述摄像机捕捉皮带机上岩渣的图像，并传输给分析模块，所述分析模块提取其中的每一帧，将其转换为灰度图，并将灰度图转换为二值图，应用图像形态学的膨胀处理方法，以把二值图像中过于破碎的区域连通起来，确定每个独立连通区域为岩渣，根据独立连通区域计算有向包围盒，确定岩渣形状。

2.如权利要求1所述的一种隧道掘进机搭载的高速皮带机岩渣视频分析系统，其特征是：所述摄像机外设置有保护机构。

3.如权利要求2所述的一种隧道掘进机搭载的高速皮带机岩渣视频分析系统，其特征是：所述保护机构前端设置有一圈突出的防尘挡板。

4.基于如权利要求1-3中任一项所述的系统的工作方法，其特征是：包括以下步骤：

(1)对于采集到的岩渣视频，提取其中的每一帧，将彩色图像转换为灰度图，将得到的灰度图转换为二值图；

(2)对得到的二值图像，应用图像形态学的膨胀处理方法，以把二值图像中破碎的区域连通起来，使同一岩渣对应的图像区域是连通的，不同岩渣所对应的图像区域是不连通的；

(3)使用图像连通区域检测算法，确定二值图像中所有的独立连通区域，每个连通区域即为岩渣，并按每个区域所包含的像素数进行排序；

(4)对得到的每个连通区域，计算有向包围盒，以反映岩渣的形状信息，并记录统计；通过岩渣形状以判断滚刀是否工作正常，若岩渣多为细长条状，则滚刀工作正常，磨损小；若岩渣多成圆块状，则滚刀没有正常工作，有磨损情况；统计最大岩渣的直径和岩渣直径直方图，把从0到最大岩渣直径的长度范围分为多个区间，统计直径落在各个区间的岩渣个数，对拍摄面积大于某个设定阈值的岩渣分为两类，细长条状和圆块状，并绘制直方图。

5.如权利要求4所述的工作方法，其特征是：所述步骤(1)中，彩色图像，转换为灰度图的具体方法为：

Gray＝R×0.299+G×0.587+B×0.114, (1)

式中，R、G、B分别为彩色图像某个像素的红、绿、蓝三种颜色值，Gray为转换成的灰度值。

6.如权利要求4所述的工作方法，其特征是：所述步骤(1)中，灰度图大于阈值的二值图对应像素值为1，否则为0。

7.如权利要求4所述的工作方法，其特征是：所述步骤(3)中，每个独立连通区域所包含的像素数多少代表岩渣拍摄面积大小。

8.如权利要求4所述的工作方法，其特征是：所述步骤(4)中，有向包围盒是一个二维矩形，它的宽对应物体的最窄处，它的长对应物体的最宽处，最宽处和最窄处的比值反映岩渣的形状信息。