不同照度下煤矸图像灰度及纹理特征提取的实验研究

研究煤和矸石在不同照度下的响应特性,设计了差异照度煤矸图像采集系统,进行了煤矸图像采集实验,建立了煤矸灰度子图像数据库,对数据库中的子图像的灰度、纹理特征进行了提取,通过定义归一化特征差异指数以及基于支持向量机(SVM)对实验数据进行了分析与讨论。结果表明:在同一照度下,煤和矸石在灰度及纹理特征上存在差异,且随着照度的改变,煤和矸石的特征也发生变化,同时两者的变化规律存在显著差异。基于不同特征的SVM分类器的识别正确率不同,照度的变化也会对分类器的识别正确率产生影响;当考虑照度因素后,分类器的识别正确率最大增加了13.31%,此外基于多特征多照度融合的SVM分类器性能较好,识别正确率为98-39%。     

基于IHS与NSST的矿井彩色低照度图像融合算法

针对矿井工作环境能见度低，光照条件差，人员检测效果不佳的问题，提出了一种基于IHS(Intensity-Hue-Saturation)与非下采样剪切波变换NSST (Non-subsampled Shearlet Transform)的矿井彩色低照度图像融合算法。三通道彩色图像通过IHS逆变分别得到亮度分量和色度分量；使用NSST逆变换的方法对亮度分量进行分解，系数选择方案使用绝对值取大的方式，得到新的亮度分量；最后，通过IHS逆变换将已有的色度分量和亮度分量进行图像融合，得到最终结果。基于IHS与NSST的彩色低照度图像融合算法可有效提升矿井彩色低照度图像融合性能，减小矿井彩色低照度图像光谱失真，且能较好地保持空间特征信息，支持后续矿井彩色低照度图像中人员的识别与检测任务。     

矿井图像监视系统与关键技术

针对矿井图像监视存在的照度低、矿尘大、喷雾影响大、电磁干扰严重等问题,提出了矿井图像监视系统关键技术要求,如煤矿井下摄像机需辅助照明;彩色摄像机应具有彩色/黑白信号自动转换功能,当环境照度较低时,自动转为黑白信号;摄像机宜具有防护玻璃除尘功能;摄像机水平分辨率不小于400线(照度50~300 lx条件下),灰度等级不小于7级(照度50~300 lx条件下),最低照度不大于0.005 lx等。提出应在采掘工作面、井下变电所、带式输送机机头和机尾、井下水泵房等关键场所设置摄像机。同时,指出矿井图像监视技术将在下井人员唯一性识别、煤炭产量监测、防作弊、煤仓煤位监测、水仓水位监测、煤岩识别、带式输送机监测等方面获得广泛应用。     

基于模糊核估计的矿井低照度图像超分辨率重建

在建设智慧矿山的过程中,矿井低光照条件下检测系统对人员违规、机器隐患、环境隐患识别率低,考虑到矿井下图像大多为像素低、噪声多、照度低的真实图像,不适用于常见的重建方法。因此,提出一种基于模糊核估计构建训练集的重建方法,将低分辨率的图像重建为高分辨率的图像。该方法主要包括两部分,首先根据真实数据集DPED中的图像提取真实的模糊核,通过采用基于retinex的方法估计真实图像的模糊核,同时引入梯度先验信息以进一步加强模糊核的边缘;然后,构建矿井数据集,将提取到的真实模糊核与矿井数据集卷积构建训练集,最后对矿井下的真实图像进行超分辨率重建测试。试验表明,基于模糊核估计的真实低照度图像超分辨率重建方法为后续系统的检测识别提供了更高分辨率的图片,将该算法初步应用于选煤厂的异物检测中,检测精度达到了95.3%,大大降低了误报率,使煤矿生产更加安全、高效。     

采煤机液压制动器盘内温度在线检测系统

针对于制动器制动过程中盘内温度过高会导致制动失效的问题,设计了一种采煤机用多盘制动器盘内制动温度检测系统。系统由上位机和下位机2部分构成。上位机部分主要是以QT5.5软件平台作为上位机界面开发环境;下位机以ARM公司的STM32F205VB控制器为核心,对制动器盘内温度采集和处理,将得到的数字信号传入到上位机应用程序中。系统实现了对制动器盘内温度精确检测并在上位机中实时温度曲线绘制以及温度报警功能。     

Zigbee技术无线传感器网络在煤矿井下环境监测中的应用研究

提出了1种基于Zigbee无线传感器网络井下环境监测系统,系统将Zigbee无线网络与以太网相结合,实时采集温度、湿度和甲烷浓度,将数据传送到上位机,由上位机对数据分析并对井下环境进行评价。     

输送带纵向撕裂在线监测预警系统的设计

设计了一种输送带纵向撕裂在线监测预警系统,采用基于CCD图像检测与可编程逻辑控制器PLC相结合的技术。该系统利用Visual C++与Matlab进行混合编程,对采集的输送带图像进行二值化处理后计算撕裂图像的像素占总像素的比例,可以及时发现输送带撕裂情况,并通过上位机与PLC串口通信控制系统预警或停车。     

改进的脉冲耦合神经网络矿工图像增强方法

在煤矿井下环境照度低,采集的矿工图像是低照度、低分辨率,且存在着矿灯、水汽等因素干扰,采用改进的脉冲耦合神经网络模型对矿工图像进行增强处理。该方法主要是对PCNN模型中的连接强度β和阈值进行改进,有效控制神经元的阈值输出,调节神经元的点火时间,达到增强图像的目的。实验结果表明：采用改进的脉冲耦合神经网络模型的增强方法对原始图像处理后,图像在整体灰度上进行了有效地拉伸,使灰度过于集中的现象得到很大改善,分布更均匀,并且各个灰度级都较好地保留,不仅使图像整体对比度得到改善,而且使矿工脸部的细节及边缘部分得到有效增强,图像的增强效果比较明显。     

基于HSV空间融合Retinex算法的全天候运动目标检测

提出了一种在矿山复杂情况下基于HSV色彩空间融合Retinex算法的全天候运动目标检测方法。该方法将运动目标检测转换为运动目标上特定标志物的检测,通过颜色空间转换提取目标原始灰度图像,由灰度分布直方图判断是否进行低照度图像恢复,并在场景中选取特定的标志物,将原图像进行HSV颜色空间变换,选择对应ROI区域,通过阈值获取二值化图像,进行平滑处理后使用Canny算子提取轮廓信息,从而提取标志物的特征参数。应用实例证实,通过该方法能精准获得标志物特征参数,进而解决复杂环境下机械设备间连接件脱落问题,具有一定的实际工程应用价值。     

基于视频联动的带式输送机监控系统

基于视频联动技术,设计了一套带式输送机监控系统。利用S7-1200PLC实现现场控制并将实时采集的数据传输给上位机,建立上位机与视频墙控制系统之间的通讯,当输送机出现异常情况时,实现视频联动报警,根据监控需要,自动调出异常处的监控图像,分析判断,从而将煤矿带式输送机的故障率降到最低,保证安全生产。