[发明专利]一种钻杆实时自动计数方法

权利要求书

1.一种钻杆实时自动计数方法，其特征在于，包括如下步骤：

基于钻杆工作时的深度图像，分析钻杆的运动方式；

若钻杆由非线性运动进入线性运动，且深度图像中获取的钻杆长度小于钻杆自身长度的设定比例，则进行一次计数；

当钻杆工作人员手部骨骼点存在于所述深度图像中时，所述分析钻杆的运动方式包括：

若钻杆工作人员手部骨骼点存在于所述深度图像中，则分析设定帧数内的手部骨骼点相对于钻杆所在直线的离散程度；

若该离散程度小于设定阈值，则判定钻杆进行线性运动，反之则为非线性运动；当钻杆工作人员手部骨骼点不存在于所述深度图像中时，所述分析钻杆的运动方式则包括：

若钻杆工作人员手部骨骼点不存在于所述深度图像中，或者钻杆工作人员手部骨骼点与钻杆所在直线重合，则分析设定帧数内的钻杆中心点相对于钻杆所在直线的离散程度，若该离散程度大于设定阈值，则判定钻杆进行线性运动，反之则为非线性运动。

2.根据权利要求1所述的一种钻杆实时自动计数方法，其特征在于，还包括：将深度图像转化为三维点云，并滤除背景点云，进行钻杆运动方式的分析。

3.根据权利要求1所述的一种钻杆实时自动计数方法，其特征在于，当钻杆工作人员手部骨骼点存在于所述深度图像中时，所述分析设定帧数内的手部骨骼点相对于钻杆所在直线的离散程度，包括：

获取矿工手部任一骨骼点坐标P；

在以点P为中心、以钻杆长度最大值D为搜索半径的空间范围内搜索钻杆；分析深度图像，拟合钻杆点云直线L，计算深度图像中钻杆长度W与获得钻杆中心点坐标P_c；

计算手部骨骼点P到钻杆直线L的垂足P_L，记录设定帧数N内每帧结果到向量V_PL，其中，V_PL＝[P_L1,P_L2,P_L3,…,P_LN]，P_LN为第N帧手部骨骼点P到钻杆直线L的垂足，N为大于1的正整数；

拟合向量V_PL为直线L(V_Pl)；

计算向量V_PL中各点到直线的离散程度d(P_Li,L(V_Pl))，式中i∈[1，N]；

平均离散程度Var，Var大于设定阈值T判定钻杆在进行非线性运动，Var小于等于设定阈值T判定钻杆在进行线性运动。

4.根据权利要求1所述的一种钻杆实时自动计数方法，其特征在于，当钻杆工作人员手部骨骼点不存在于所述深度图像中时，所述分析钻杆的运动方式则包括：

以上一帧的钻杆中心点坐标P_c为中心、钻杆长度W为搜索半径进行聚类并分割出钻杆；

记录所有帧钻杆中心点坐标集V_Pc，V_Pc＝[P_c1,P_c2,P_c3,…,P_cN]；其中，P_c1为第一帧的钻杆中心，P_cN是第N帧的钻杆中心；

对V_pc进行卡尔曼滤波并拟合直线，计算向量V_PC中各点到拟合直线的平均离散程度Var，若Var大于设定阈值T，则判定钻杆在进行非线性运动；若Var小于等于设定阈值T，则判定钻杆在进行线性运动；

钻杆持续被判定为线性运动，且当前检测的钻杆长度小于初始钻杆长度1/4时则判定为有效的一杆。

5.根据权利要求1所述的一种钻杆实时自动计数方法，其特征在于，

所述分析钻杆的运动方式包括：分析设定帧数内：

钻杆尾部坐标是否持续性一个方向变化，若是，则判定该方向为打钻方向；

钻杆上均匀选取不小于3个点的位置，分别不小于3个点的位置的每帧坐标分别保存至向量，并形成不小于3个点的位置的向量组；

对各向量组分别滤波，计算各点位置向量组的离散程度；

加权平均各点位置向量组的离散程度，进行钻杆是否进行线性运动的判断。

6.根据权利要求5所述的一种钻杆实时自动计数方法，其特征在于，

加权平均各点位置向量组的离散程度时，靠近钻杆头部的点位置的离散程度设定较高权重，靠近钻杆尾部的点位置的离散程度设定较低权重。