[发明专利]基于实时视频图像识别的轮胎吊防碰撞预警系统及其方法

权利要求书

1.一种基于实时视频图像识别的轮胎吊防碰撞预警系统,其特征在于：包括视频图像采集传感器系统、包含有视频图像采集同步触发控制器的视频图像采集同步触发控制系统、与所述视频图像采集同步触发控制器连接的辅助照明系统、图像分析处理主机系统,及分别与所述视频图像采集同步触发控制器和图像分析处理主机系统连接的PLC可编程控制器，一声光报警装置连接到所述图像分析处理主机系统，一电源系统为以上各系统提供电源；

所述视频图像采集传感器系统包括若干个视频检测传感器、一千兆网交换机，每个视频检测传感器包含左右两个安装在同一水平面的带外触发的千兆网GIGE相机，每个相机的GIGE端口都通过GIGE网线与千兆网交换机相连，千兆网交换机通过GIGE网线与图像分析处理主机系统相连，每个相机的触发端口分别通过触发线缆连接到所述视频图像采集同步触发控制器的同一个端口；

所述视频图像采集同步触发控制系统主要由输入输出隔离光电耦合电路、单片机电路、稳压电源电路和RS232通讯电路构成；其输入端口用于接收所述PLC可编程控制器发出的行进方向指令，当所述PLC可编程控制器发出某个行进指令时，所述光电耦合电路将与之对应的PLC可编程控制器I/O口电平拉低，PLC可编程控制器根据I/O口的电平状态判断行进方向，通过改变同步触发端口的信号输出状态，使得相对应的传感器触发采集图像，并通过RS232端口向图像分析处理主机系统发出画面切换信号，通知图像分析处理主机系统进行视频图像处理画面切换；

所述图像分析处理主机系统由计算机或工控机构成，其主机内包含千兆网络通讯设备、RS232端口或RS485兼容端口，且安装有用于图像分析处理的应用程序。

2.根据权利要求1所述的轮胎吊防碰撞预警系统，其特征在于：所述相机都安装在一个防水防尘的外壳内。

3.根据权利要求1所述的轮胎吊防碰撞预警系统，其特征在于：所述每个视频检测传感器都安装在一套可调节上下、左右倾斜角度和前后距离的安装支架上。

4.根据权利要求1所述的轮胎吊防碰撞预警系统，其特征在于：所述电源系统为通用的稳压电源。

5.根据权利要求1所述的轮胎吊防碰撞预警系统，其特征在于：所述辅助照明系统为分别与视频图像采集同步触发控制器连接的LED补光灯和光照度传感器组成。

6.利用权利要求1-5任一所述的轮胎吊防碰撞预警系统实现的轮胎吊防碰撞预警方法，其特征在于：包括以下步骤：

1)启动主机，程序开始运行后查找所有联网相机，并初始化所有联网相机；

2)根据与视频图像采集同步触发控制器相连接的RS232口接收的信号判断处理哪组传感器图像，打开该传感器并开始接收图像，同一时间内接收两幅图像，分别对应该传感器内的两个相机；

3)图像接收完成后，对图像进行相机镜头畸变矫正；

4)然后对图像进行亮度对比度变换和高斯模糊；

5)然后在两幅图像中匹配对应点，通过计算所有对应点的相对位置生成一幅用灰度值对应距离的视差图,具体如下：

设基线距B为两相机的投影中心连线的距离，相机焦距为f；设两相机在同一时刻观看空间物体的同一特征点P(xc,yc,zc)，分别在“左相机”和“右相机”上获取了点P的图像，它们的图像坐标分别为

P-left＝(Xleft,Yleft),P-right＝(Xright,Yright)；

现两相机的图像在同一个平面上，则特征点P的图像坐标Y坐标相同，即Y＝

Yleft＝Yright，则由三角几何关系得到：

Xleft＝f(xc/zc)

Xright＝f((xc-B)/zc)

Y＝f(yc/zc)

则P点视差D＝Xleft-Xright，

由此可得出P点的三维坐标为：

xc＝BXleft/D

yc＝BY/D

zc＝Bf/D；

6)生成视差图后，根据传感器的安装高度和安装角度进行三维仿射变换，计算出传感器视野范围内所有目标物体的三维空间坐标；

7)对所有进入相机视野的人员及车辆等障碍物目标进行目标检测、距离跟踪、判断，当目标进入检测区域时，自动分析目标的危险系数；

8)当有危险目标时，通过与PLC可编程控制器相连的RS232端口发出报警信号，或通过报警信号输出点向声光报警装置发出报警控制信号。