一种浮选泡沫追踪方法及装置制造方法
【专利摘要】本发明实施例公开了一种浮选泡沫追踪方法及装置。浮选泡沫追踪方法包括：确定当前帧以及上一帧泡沫图像中泡沫的特征信息，特征信息包括面积、最小外接圆圆心位置以及最小外接圆半径；对当前帧泡沫图像中泡沫编号并以编号为索引值建立索引图像；根据泡沫在上一帧泡沫图像中最小外接圆圆心位置以及泡沫运动预测值，预测泡沫在当前帧泡沫图像中最小外接圆圆心位置并以此在索引图像上查找预定范围内的匹配泡沫，其中，根据泡沫在上一帧泡沫图像中最小外接圆圆心与匹配泡沫最小外接圆圆心之间的位移量更新泡沫运动预测值。采用泡沫目标特征提取、位移预测及匹配，有效提高实时追踪速度、降低目标追踪的错误率，对冶炼生产过程具有指导意义。
【专利说明】一种浮选泡沬追踪方法及装置
【技术领域】
[0001]本发明涉及图像处理以及选矿领域，尤其涉及一种浮选泡沫追踪方法及装置。
【背景技术】
[0002]随着选矿技术的发展，通过对浮选泡沫图像的处理来选矿占有越来越重要的地位。黄金浮选自动控制过程中，浮选泡沫的运动模式是浮选药剂添加量的一个重要依据，由于现场工艺的要求及浮选药液的腐蚀性，不能使用接触式检测手段，所以图像处理的手段是最好的选择。但是泡沫图像的测速是一件较困难的事情，泡沫图像中泡沫分布密集，运动速度快，而且往往存在局部震荡、泡沫破灭、回流等现象，泡沫面积、颜色、形态等属性相似程度高，这些因素造成泡沫图像运动测速的困难。
[0003]发明人所知道的现有技术中的运动检测方法一种是基于帧间特征匹配的方法，如光流算子、角点等，另一种是基于跟踪的方法，如mean shift、cam_shift、condensation算法等。但是，泡沫图像的密集性和相似性导致基于帧间特征匹配方法出现大量的误匹配，而跟踪方法算法复杂，难以适应泡沫高速运动和泡沫破裂的现象。
【发明内容】
[0004]本发明实施例的目的是提供一种浮选泡沫追踪方法及装置，提高泡沫追踪的效果O
[0005]本发明实施例的目的是通过以下技术方案实现的:
[0006]一种浮选泡沫追踪方法，包括:
[0007]确定当前帧以及上一帧泡沫图像中泡沫的特征信息，所述特征信息包括面积、最小外接圆圆心位置以及最小外接圆半径；
[0008]对所述当前帧泡沫图像中泡沫进行编号并以所述编号为索引值建立索引图像；
[0009]根据泡沫在上一帧泡沫图像中最小外接圆圆心位置以及泡沫运动预测值，预测所述泡沫在当前帧泡沫图像中最小外接圆圆心位置并以此在索引图像上查找预定范围内的匹配泡沫，其中，根据所述泡沫在上一帧泡沫图像中最小外接圆圆心与所述匹配泡沫在当前帧泡沫图像中最小外接圆圆心之间的位移量更新所述泡沫运动预测值。
[0010]一种浮选泡沫追踪装置，包括确定单元、建立单元以及匹配单元:
[0011]所述确定单元，用于确定当前帧以及上一帧泡沫图像中泡沫的特征信息，所述特征信息包括面积、最小外接圆圆心位置以及最小外接圆半径；
[0012]所述建立单元，用于对所述确定单元得到的所述当前帧泡沫图像中泡沫进行编号并以所述编号为索引值建立索引图像，
[0013]所述匹配单元，用于根据所述确定单元得到的泡沫在上一帧泡沫图像中最小外接圆圆心位置以及泡沫运动预测值，预测所述泡沫在当前帧泡沫图像中最小外接圆圆心位置并以此在所述建立单元得到的索引图像上查找预定范围内的匹配泡沫，其中，根据所述泡沫在上一帧泡沫图像中最小外接圆圆心与所述匹配泡沫在当前帧泡沫图像中最小外接圆圆心之间的位移量更新所述泡沫运动预测值。
[0014]由上述本发明实施例提供的技术方案可以看出，采用泡沫特征信息提取、位移预测及匹配，有效提高实时追踪速度、降低目标追踪的错误率，对冶炼生产过程具有指导意义。
【专利附图】
【附图说明】
[0015]为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域的普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他附图。
[0016]图1为本发明实施例提供的浮选泡沫追踪方法的示意图。
[0017]图2为本发明实施例提供的浮选泡沫追踪方法中索引图像示意图。
[0018]图3为本发明实施例提供的浮选泡沫追踪方法中预测匹配示意图。
[0019]图4为本发明实施例提供的浮选泡沫追踪方法中泡沫图像分区示意图。
[0020]图5为本发明实施例提供的浮选泡沫追踪装置的构成示意图一。
[0021]图6为本发明实施例提供的浮选泡沫追踪装置的构成示意图二。
[0022]图7为本发明实施例提供的浮选泡沫追踪方法流程框图。
【具体实施方式】
[0023]下面结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明的保护范围。
[0024]本发明实施例浮选泡沫追踪方法，由于浮选现场的工艺现状及浮选药液的腐蚀性，不能采用接触式检测手段，因而可以通过摄像头现场采集视频信息，视频信息发送到服务器处进行处理。
[0025]具体的，安装高速相机，其摄像头位于浮选池上方，并配置光源，浮选泡沫在光照条件下，凸起的泡沫顶端发亮。其中，对高速相机、配置光源没有严格的品牌和型号限制。
[0026]如图1所示，本发明实施例提供一种浮选泡沫追踪方法，包括:
[0027]步骤11、确定当前帧以及上一帧泡沫图像中泡沫的特征信息，所述特征信息包括面积、最小外接圆圆心位置以及最小外接圆半径。
[0028]步骤12、对所述当前帧泡沫图像中泡沫进行编号并以所述编号为索引值建立索引图像。
[0029]步骤13、根据泡沫在上一帧泡沫图像中最小外接圆圆心位置以及泡沫运动预测值，预测所述泡沫在当前帧泡沫图像中最小外接圆圆心位置并以此在索引图像上查找预定范围内的匹配泡沫，其中，根据所述泡沫在上一帧泡沫图像中最小外接圆圆心与所述匹配泡沫在当前帧泡沫图像中最小外接圆圆心之间的位移量更新所述泡沫运动预测值。
[0030]本发明实施例浮选泡沫追踪方法，由于浮选泡沫具有移动快、局部震荡、泡沫破灭、回流等现象，本发明实施例浮选泡沫追踪方法，采用泡沫特征信息提取、位移预测及匹配，有效提闻实时追踪速度、降低目标追踪的错误率，对冶炼生广过程具有指导意义。
[0031]具体而言，确定泡沫图像中泡沫的特征信息，可以包括:
[0032]扫描泡沫图像得到各像素点的灰度值；
[0033]将各像素点的灰度值与灰度阈值相比较获得泡沫高亮区域；
[0034]确定泡沫高亮区域的面积、最小外接圆圆心位置以及最小外接圆半径；
[0035]将泡沫高亮区域的面积与面积阈值相比较排除小于面积阈值的泡沫高亮区域，以及将泡沫高亮区域的面积与最小外接圆面积之比与比值阈值相比较排除小于比值阈值的泡沫高亮区域，将未被排除的泡沫高亮区域作为目标泡沫并获得所述目标泡沫的面积、最小外接圆圆心位置以及最小外接圆半径。
[0036]如，灰度阈值可以为128。还需要保存所有的目标泡沫，如保存在如图2所示意的泡沫列表中。
[0037]示例性的，泡沫在光源的照射下，泡沫顶端和部分泡沫边缘反射的光线被摄像头采集，扫描泡沫图像得灰度图像。
[0038]采用阈值分割法得到二值图像，灰度阈值为128，灰度图像中大于128的像素是高亮目标，小于128的像素为背景，从而分割出泡沫顶端和部分泡沫边缘，得到泡沫高亮区域。
[0039]对二值图像使用链码技术识别每一个泡沫高亮区域，计算高亮区域面积S (面积值以像素为单位)以及其最小外接圆的面积S#(面积值以像素为单位)、最小外接圆的半径和圆心。泡沫顶一般呈现圆形，而泡沫边缘一般为条形状，对识别出来的泡沫高亮区域可用圆形充满度去除泡沫边缘，此处的圆形充满度E的计算方法为面积S和最小外接圆面积S#(其由最小外接圆的半径计算得到)之比，如下:
[0040]
【权利要求】
1.一种浮选泡沫追踪方法，其特征在于，包括: 确定当前帧以及上一帧泡沫图像中泡沫的特征信息，所述特征信息包括面积、最小外接圆圆心位置以及最小外接圆半径； 对所述当前帧泡沫图像中泡沫进行编号并以所述编号为索引值建立索引图像； 根据泡沫在上一帧泡沫图像中最小外接圆圆心位置以及泡沫运动预测值，预测所述泡沫在当前帧泡沫图像中最小外接圆圆心位置并以此在索引图像上查找预定范围内的匹配泡沫，其中，根据所述泡沫在上一帧泡沫图像中最小外接圆圆心与所述匹配泡沫在当前帧泡沫图像中最小外接圆圆心之间的位移量更新所述泡沫运动预测值。
2.根据权利要求1所述的浮选泡沫追踪方法，其特征在于，确定泡沫图像中泡沫的特征信息，包括: 扫描泡沫图像得到各像素点的灰度值； 将各像素点的灰度值与灰度阈值相比较获得泡沫高亮区域； 确定泡沫高亮区域的面积、最小外接圆圆心位置以及最小外接圆半径； 将泡沫高亮区域的面积与面积阈值相比较排除小于面积阈值的泡沫高亮区域，以及将泡沫高亮区域的面积与最小外接圆面积之比与比值阈值相比较排除小于比值阈值的泡沫高亮区域，将未被排除的泡沫高亮区域作为目标泡沫并获得所述目标泡沫的面积、最小外接圆圆心位置以及最小外接圆半径。
3.根据权利要求2所述的浮选泡沫追踪方法，其特征在于，建立索引图像，包括: 对所述目标泡沫编号； 以所述编号为索引值逐像素填充所述目标泡沫建立索引图像，所述编号与所述目标泡沫的面积、最小外接圆圆心位置以及最小外接圆半径之间对应。
4.根据权利要求3所述的浮选泡沫追踪方法，其特征在于，根据泡沫在上一帧泡沫图像中最小外接圆圆心位置以及泡沫运动预测值，预测所述泡沫在当前帧泡沫图像中最小外接圆圆心位置并以此在索引图像上查找预定范围内的匹配泡沫，包括: 将泡沫在上一帧泡沫图像中最小外接圆圆心位置加上泡沫运动预测值，得到预测的所述泡沫在当前帧泡沫图像中最小外接圆圆心位置； 在索引图像上，以预测的所述泡沫在当前帧泡沫图像中最小外接圆圆心位置为中心发射多条射线，当遇到索引值则获得对应的目标泡沫的面积、最小外接圆圆心位置以及最小外接圆半径； 将所述泡沫在上一帧泡沫图像中的面积与获得的目标泡沫的面积比较，当目标泡沫的面积与所述泡沫在上一帧泡沫图像中的面积的比值属于第一比值区间时，确定目标泡沫为匹配泡沫； 获得所述泡沫在上一帧泡沫图像中最小外接圆圆心与所述匹配泡沫在当前帧泡沫图像中最小外接圆圆心之间的位移量。
5.根据权利要求4所述的浮选泡沫追踪方法，其特征在于，所述方法还包括按照速度的连续性和整体性对所述泡沫运动预测值进行修正: 将泡沫图像划分为多个分区，其中，以泡沫的最小外接圆圆心所属的分区确定泡沫所属的分区； 将分区内所有泡沫在上一帧泡沫图像中的最小外接圆圆心与匹配泡沫在当前帧泡沫图像中最小外接圆圆心之间的位移量的平均值作为该分区的泡沫运动预测值，将各分区的泡沫运动预测值的平均值作为全局的泡沫运动预测值，记录并更新分区的泡沫运动预测值以及全局的泡沫运动预测值； 其中，当分区的泡沫运动预测值与全局的泡沫运动预测值的比值不属于第二比值区间时，依据全局的泡沫运动预测值更新分区的泡沫运动预测值，或者，当分区的泡沫运动预测值与全局的泡沫运动预测值的比值不属于第三比值区间时，不更新分区的泡沫运动预测值。
6.一种浮选泡沫追踪装置，其特征在于，包括确定单元、建立单元以及匹配单元: 所述确定单元，用于确定当前帧以及上一帧泡沫图像中泡沫的特征信息，所述特征信息包括面积、最小外接圆圆心位置以及最小外接圆半径； 所述建立单元，用于对所述确定单元得到的所述当前帧泡沫图像中泡沫进行编号并以所述编号为索引值建立索引图像； 所述匹配单元，用于根据所述确定单元得到的泡沫在上一帧泡沫图像中最小外接圆圆心位置以及泡沫运动预测值，预测所述泡沫在当前帧泡沫图像中最小外接圆圆心位置并以此在所述建立单元得到的索引图像上查找预定范围内的匹配泡沫，其中，根据所述泡沫在上一帧泡沫图像中最小外接圆圆心与所述匹配泡沫在当前帧泡沫图像中最小外接圆圆心之间的位移量更新所述泡沫运动预测值。
7.根据权利要求6所述的浮选泡沫追踪装置，其特征在于，所述确定单元，具体用于: 扫描泡沫图像得到各像素点的灰度值； 将各像素点的灰度值与灰度阈值相比较获得泡沫高亮区域； 确定泡沫高亮区域的面积、最小外接圆圆心位置以及最小外接圆半径； 将泡沫高亮区域的面积与面积阈值相比较排除小于面积阈值的泡沫高亮区域，以及将泡沫高亮区域的面积与最小外接圆面积之比与比值阈值相比较排除小于比值阈值的泡沫高亮区域，将未被排除的泡沫高亮区域作为目标泡沫并获得所述目标泡沫的面积、最小外接圆圆心位置以及最小外接圆半径。
8.根据权利要求7所述的浮选泡沫追踪装置，其特征在于，所述建立单元，具体用于: 对所述目标泡沫编号； 以所述编号为索引值逐像素填充所述目标泡沫建立索引图像，所述编号与所述目标泡沫的面积、最小外接圆圆心位置以及最小外接圆半径之间对应。
9.根据权利要求8所述的浮选泡沫追踪装置，其特征在于，所述匹配单元，具体用于: 将泡沫在上一帧泡沫图像中最小外接圆圆心位置加上泡沫运动预测值，得到预测的所述泡沫在当前帧泡沫图像中最小外接圆圆心位置； 在索引图像上，以预测的所述泡沫在当前帧泡沫图像中最小外接圆圆心位置为中心发射多条射线，当遇到索引值则获得对应的目标泡沫的面积、最小外接圆圆心位置以及最小外接圆半径； 将所述泡沫在上一帧泡沫图像中的面积与获得的目标泡沫的面积比较，当目标泡沫的面积与所述泡沫在上一帧泡沫图像中的面积的比值属于第一比值区间时，确定目标泡沫为匹配泡沫； 获得所述泡沫在上一帧泡沫图像中最小外接圆圆心与所述匹配泡沫在当前帧泡沫图像中最小外接圆圆心之间的位移量。
10.根据权利要求9所述的浮选泡沫追踪装置，其特征在于，所述浮选泡沫追踪装置还包括修正单元，用于对所述匹配单元得到的泡沫运动预测值按照速度的连续性和整体性进行修正: 将泡沫图像划分为多个分区，其中，以泡沫的最小外接圆圆心所属的分区确定泡沫所属的分区； 将分区内所有泡沫在上一帧泡沫图像中的最小外接圆圆心与匹配泡沫在当前帧泡沫图像中最小外接圆圆心之间的位移量的平均值作为该分区的泡沫运动预测值，将各分区的泡沫运动预测值的平均值作为全局的泡沫运动预测值，记录并更新分区的泡沫运动预测值以及全局的泡沫运动预测值； 其中，当分区的泡沫运 动预测值与全局的泡沫运动预测值的比值不属于第二比值区间时，依据全局的泡沫运动预测值更新分区的泡沫运动预测值，或者，当分区的泡沫运动预测值与全局的泡沫运动预测值的比值不属于第三比值区间时，不更新分区的泡沫运动预测值。
【文档编号】G06K9/62GK103530653SQ201310517076
【公开日】2014年1月22日 申请日期:2013年10月28日 优先权日:2013年10月28日
【发明者】张国英, 宋科科, 朱红, 陈淑兰, 陈旭峰, 梁栋华 申请人:中国矿业大学(北京)