[发明专利]针对振动筛运行状态的双目视觉在线检测装置及检测方法

权利要求书

1.一种针对振动筛运行状态的双目视觉在线检测装置的检测方法，双目视觉在线检测装置，包括轨道（2），观测器（1）和工业计算机（3）；观测器（1）置于轨道（2）上，沿轨道（2）运行；轨道（2）边缘安装有起点磁体（17）、中途观测点磁体（18）和终点磁体（19）；观测器（1）设有中空结构的行走底座，行走底座的前端、侧端和末端分别装有前端干簧管（14）、侧端干簧管（15）和末端干簧管（16），通过干簧管与轨道（2）上的磁体接触，定位观测器（1）的位置；

行走底座内置控制器单元（28），行走底座上部设置矩形中空工作台（10），矩形中空工作台（10）上设置有基于双目视觉系统的1号高速工业相机（7）和2号高速工业相机（8）、两台LED高亮度的1号补光光源（6）和2号补光光源（9）；

控制器单元（28）控制观测器（1）主动运动与定点观测，并将图像数据传输至工业计算机（3），工业计算机（3）通过对振动筛特征点运动图像的分析与处理，完成特征点运动轨迹的追踪与辨识，在线检测振动筛运行状态；通过对运动目标的检测，利用双目视觉立体匹配和空间定位原理，检测工作人员的违规操作；

轨道（2）为双侧槽式结构，呈直线型，轨道（2）通过内嵌式螺栓（34）固定在建筑主体上；行走底座下部装有行走轮（23），行走轮（23）外径与轨道（2）的槽高度相当，行走轮（23）嵌入轨道（2）的槽中；

行走底座为双轴四轮底盘结构，行走轮（23）的传动轴（22）通过齿轮传动机构（21）由双向直流电机（20）驱动，双向直流电机（20）通过H桥驱动电路，在电机正转使能信号，反转使能信号和运行信号作用下自动完成电机动作；

轨道（2）起点设有线缆轴机构，线缆轴机构由直流减速电机（25）、传动机构（26）和线缆轴（27）构成，直流减速电机（25）通过控制线与控制器单元（28）连接，通过控制器单元（28）的指令，使直流减速电机（25）与双向直流电机（20）同步工作；

检测方法包括振动筛运行状态检测和人员违规操作检测，其特征在于：

振动筛运行状态检测：

（一）对双目视觉系统的1号高速工业相机（7）和2号高速工业相机（8）进行相机标定，实现双目视觉系统两台相机间的关联；

（二）观测器（1）对振动筛特征点的运动轨迹进行检测，完成实时视频流采集，获取当前帧图像数据；

（三）工业计算机（3）对图像数据进行处理和分析；具体方法是：

利用高斯滤波器和先开后闭的图像形态学处理方法去除原始图像中的噪声和毛刺；

应用多尺度Harris角点检测算子，提取振动筛图像的特征点，通过设定阈值，筛选角点邻域内的最强特征点；

采用改进的Lucas-Kanade光流估计算法，通过由粗至细的分层策略，将振动筛特征点的大幅振动缩减为满足光流约束条件的小运动，逐层迭代求解光流，通过相邻两帧特征点的交换，得到特征点运动轨迹的精确估计，实现对高速移动的特征点进行追踪；

使用RANSAC算法，去除振动筛在直线运动方向上的干扰点，提高对运动轨迹追踪的精度；

将振动筛特征点的运动轨迹，作为BP神经网络的输入，通过训练好的设备运行状态网络模型，将振动筛运行状态分为四个类型进行输出，其输出类型定义为：a、未运行，b、正常运行，c、疑似故障，d、故障；

人员违规操作检测：

（一）对双目视觉系统的1号高速工业相机（7）和2号高速工业相机（8）进行相机标定，实现双目视觉系统两台相机间的关联；

（二）观测器（1）对振动筛及工作人员进行检测，完成实时视频流采集，获取当前帧图像数据；

（三）工业计算机（3）对图像数据进行处理和分析；具体方法是：

利用高斯滤波器和先开后闭的图像形态学处理方法去除原始图像中的噪声和毛刺；

由初始的多帧图像数据，应用改进的混合高斯模型算法，经过不间断的自学习过程，完成对静止背景的提取和运动目标的检测，将运动目标定义为前景，通过有选择性地实时更新背景，完成前景的更新；

在前景建模过程中，完成对前景图像的去噪工作，其过程为，生成前景图像，进行二值化处理，设定阈值，将小于阈值的点视为图像噪声并去除；

通过大津算法对运动目标的前景图像进行阈值分割，把分割好的每一个目标，用一个封闭曲线进行拟合与标记；

在运动目标的前景图像中，运用人脸检测算法，实时定位并标记人脸信息，其输出状态分别定义为：

a、没有前景目标出现，则状态为振动筛未运行，无工作人员出现；

b、前景目标为工作人员，则状态为振动筛未运行，工作人员巡视；

c、前景目标为振动筛，则状态为振动筛运行，无工作人员出现；

d、前景目标为振动筛和工作人员，则状态为振动筛运行时出现工作人员；

通过双目视觉系统的立体匹配与空间定位原理，对状态d进行人员违规操作和疑似人员违规操作的判断。