[发明专利]一种模拟井下低能见度环境的方法

说明书

本发明属于煤矿井下模拟实验技术领域，具体是一种模拟井下低能见度环境的方法。解决了模拟井下低能见度环境，在实验室模拟巷道中模拟井下低能见度的环境，为实验创造真实环境，使实验结果更加真实可靠的问题，包括以下步骤：S100～在相机镜头前加装不同数量的薄膜来模拟低能见度环境；S200～将能见度值和所用薄膜数量一一对应，控制薄膜的数量来模拟不同能见度的环境。本发明提供了一种模拟井下低能见度的方法：通过在相机镜头前加装薄膜，照片的模糊程度来表征低能见度。

技术领域

本发明属于煤矿井下模拟实验技术领域，具体是一种模拟井下低能见度环境的方法。

背景技术

掘进机截割过程中会产生大量的粉尘、水雾，加之掘进工作的危险性对掘进机自动化和无人化作业提出迫切要求。基于光电原理的掘进机位姿检测方法虽然具有非接触测量、直观、信息丰富、精度高的优点，但是其很难适应井下大量粉尘、水雾的恶劣环境，在使用过程中首先要考虑井下低能见度的特殊环境。

对掘进机位姿检测方面进行科学研究时，成果应用于矿井实际工作前要进行模拟实验，但是在井下实验会带来很多不便，所以我们要在实验室环境下模拟井下低能见度条件，基于此本发明提出了一种模拟井下低能见度环境的方法，通过在相机前加装不同数量具有一定透光性的薄膜，依据图片的不同模糊程度模拟不同能见度的环境，为实验提供一个井下真实的低能见度环境。

发明内容

本发明为了解决模拟井下低能见度环境，在实验室模拟巷道中模拟井下低能见度的环境，为实验创造真实环境，使实验结果更加真实可靠的问题，提供一种模拟井下低能见度环境的方法。

本发明采取以下技术方案：一种模拟井下低能见度环境的方法，包括以下步骤：S100～在相机镜头前加装不同数量的薄膜来模拟低能见度环境；S200～将能见度值和所用薄膜数量一一对应，控制薄膜的数量来模拟不同能见度的环境。

进一步的，步骤S200中，能见度值与薄膜数量对应的确定方法如下：S210～建立不同能见度值下的目标特征数据库；S220～估计能见度值模型的搭建、训练和测试；S230～采集相机镜头前加装不同数量薄膜的图片；S240～将步骤S230中的图片，输入训练好的网络估计其能见度，将能见度值和所用薄膜数量一一对应，控制薄膜的数量来模拟不同能见度的环境。

进一步的，步骤S210中的具体过程为：S211～数据采集，在能见度0—100m范围内采集图片，数据采集的来源为相机拍摄的不同能见度值下的图像信息，并通过能见度仪测量出当时的能见度值；S212～数据标定，将能见度值与图片一一对应，并对图片当时状态下的能见度值与图片进行标定，将标定好的数据90%划分为训练集、5%划分为验证集、5%划分为测试集。

步骤S220的具体过程为：

S221～设置损失函数为：

其中L表示损失函数；N表示训练集中的样本数；i表示第i个样本；表示基于能见度的损失函数系数，是能见度的真实值，是能见度估计网络能见度的输出值。

S222～在数据由低层次向高层次传播的阶段，即前向传播阶段，将加装薄膜的相机拍摄的目标图像信息输入网络中，经过多层卷积层的卷积和池化处理，提取特征向量，将特征向量传入全连接层中，根据网络计算得出图像相对应的环境能见度值即网络的输出。

S223～当网络输出的环境能见度值与环境实际的能见度值之间的误差超过设置的精度阈值时，将误差从高层次向底层次进行传播训练的阶段，即反向传播阶段，将误差传回网络，依次求得网络中各层的误差；当损失函数最小时，即环境实际的能见度值与网络输出的环境能见度值之间的误差小于等于期待的精度时，根据求得的误差进行网络各层权值更新，该过程是通过训练数据样本和期望值调整网络权值，然后结束训练。

与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：