一种矿用皮带工作状态检测方法及系统的利记博彩app
【专利摘要】本发明公开了一种矿用皮带工作状态检测方法及系统，该方法包括：从针对矿用皮带的视频帧序列中抽取两个视频帧，并计算两个视频帧在预设的皮带检测区域内对应位置处像素点之间的灰度差值，得到相应的灰度差分图像；对灰度差分图像在皮带检测区域内的所有像素点的灰度值取平均值，得到检测量；比较检测量与预设的门限阈值之间的大小关系，进而确定矿用皮带的工作状态。本发明上述技术方案实现了对矿用皮带的无接触检测，并不会出现现有技术中因矿用皮带上反光层被矿料遮盖住而影响工作状态检测结果的问题，同时本发明通过对灰度差分图像在皮带检测区域内的所有像素点的灰度值取平均值来得到检测量，这样的空间上的平均运算保证了检测结果的准确性。
【专利说明】
一种矿用皮带工作状态检测方法及系统
技术领域
[0001] 本发明涉及数据处理技术领域，特别是涉及一种矿用皮带工作状态检测方法及系 统。
【背景技术】
[0002] 当今，随着我国经济的发展及工业化进程的加快，煤炭、铜矿及铝土矿等矿产自然 资源已经显现出紧张的态势，采矿业作为国家的基础工业也已经越来越受到关注。
[0003] 众所周知，采矿矿井下的情况错综复杂，一旦发生安全事故，不但危害矿工人身安 全，而且会导致生产停滞。其中，用来运送矿料的矿用皮带作为矿料生产中至关重要的设 备，其工作状态(包括运行状态和停止状态)可以说是管理人员最为关心问题。实现智能化 的矿用皮带运行监测，对于降低人工维护成本，提高采矿生产安全有着举足轻重的意义。
[0004] 在现有技术中，由于图像处理技术获取信息量大，成本低等优势，因此，通常会利 用基于视频的图像处理技术来对矿用皮带的工作状态进行检测。具体地，通常需要在矿用 皮带上方设置摄像头以及与摄像头匹配的补光灯，并且还需要在矿用皮带表面及边缘涂上 多个等间隔的反光层，通过图像对反光层的识别来实现对矿用皮带工作状态的确定。但是， 在实际生产中，矿用皮带上面往往是有大量的矿料，这样使得它上面的反光层不可避免地 会被矿料遮盖住，影响了工作状态检测结果的准确性，严重时甚至会导致该方案不能正常 实施。
[0005] 基于此，亟需一种方法及系统，以克服现有技术中因矿用皮带上反光层被矿料遮 盖住而影响工作状态检测结果的准确性的缺陷，进而摆脱矿用皮带上反光层带来的局限 性。
【发明内容】
[0006] 有鉴于此，本发明提供了一种矿用皮带工作状态检测方法及系统，以解决现有技 术中因矿用皮带上反光层被矿料遮盖住而影响工作状态检测结果的准确性的缺陷，进而摆 脱矿用皮带上反光层带来的局限性。
[0007] 为解决上述技术问题，本发明提供一种矿用皮带工作状态检测方法，该方法包括：
[0008] 获取针对所述矿用皮带的视频帧序列；
[0009] 从所述视频帧序列中抽取两个视频帧，并计算两个所述视频帧在预设的皮带检测 区域内对应位置处像素点之间的灰度差值，得到相应的灰度差分图像；
[0010]对所述灰度差分图像在所述皮带检测区域内的所有像素点的灰度值取平均值，得 到检测量；
[0011] 比较所述检测量与预设的门限阈值之间的大小关系，当所述检测量大于或等于所 述门限阈值时，确定所述矿用皮带的工作状态为运行状态，否则，确定所述矿用皮带的工作 状态为停止状态。
[0012] 上述方法中，优选的，所述从所述视频帧序列中抽取两个视频帧，包括：
[0013] 以预设帧数为间隔，从所述视频帧序列中抽取两个所述视频帧。
[0014] 上述方法中，优选的，在所述获取针对所述矿用皮带的视频帧序列之后，还包括：
[0015] 以所述预设帧数为间隔，从所述视频序列中抽取两个以上的所述视频帧；
[0016] 分别计算所述两个以上的所述视频帧中相邻的两个视频帧在所述皮带检测区域 内对应位置处像素点之间的灰度差值，得到相应的灰度差分图像；
[0017] 分别对每个所述灰度差分图像在所述皮带检测区域内的所有像素点的灰度值取 平均值，得到相应的子检测量；
[0018] 对所有的所述子检测量取平均值，得到所述检测量。
[0019] 上述方法中，优选的，在所述计算两个所述视频帧在预设的皮带检测区域内对应 位置处像素点之间的灰度差值，得到相应的灰度差分图像之前，还包括：
[0020] 从所述视频帧序列中，抽取一视频帧作为视频截图；
[0021] 确定检测人员在所述视频截图上选择的检测区域，并将其作为所述皮带检测区 域。
[0022] 上述方法中，优选的，所述获取针对所述矿用皮带的视频帧序列包括：
[0023] 获取针对矿用皮带的监控视频流，并将所述监控视频流转化为所述视频帧序列。
[0024] 本发明还提供了一种矿用皮带工作状态检测系统，该系统包括：
[0025] 视频帧序列获取单元，用于获取针对所述矿用皮带的视频帧序列；
[0026] 灰度差分图像确定单元，用于从所述视频帧序列中抽取两个视频帧，并计算两个 所述视频帧在预设的皮带检测区域内对应位置处像素点之间的灰度差值，得到相应的灰度 差分图像；
[0027] 检测量确定单元，用于对所述灰度差分图像在所述皮带检测区域内的所有像素点 的灰度值取平均值，得到检测量；
[0028] 工作状态确定单元，用于比较所述检测量与预设的门限阈值之间的大小关系，当 所述检测量大于或等于所述门限阈值时，确定所述矿用皮带的工作状态为运行状态，否则， 确定所述矿用皮带的工作状态为停止状态。
[0029] 上述系统中，优选的，所述灰度差分图像确定单元用于从所述视频帧序列中抽取 两个视频帧，具体用于：
[0030] 以预设帧数为间隔，从所述视频帧序列中抽取两个所述视频帧。
[0031] 上述系统中，优选的，所述灰度差分图像确定单元还用于:在所述获取针对所述矿 用皮带的视频帧序列之后，以所述预设帧数为间隔，从所述视频序列中抽取两个以上的所 述视频帧;分别计算所述两个以上的所述视频帧中相邻的两个视频帧在所述皮带检测区域 内对应位置处像素点之间的灰度差值，得到相应的灰度差分图像；
[0032] 所述检测量确定单元还用于:分别对每个所述灰度差分图像在所述皮带检测区域 内的所有像素点的灰度值取平均值，得到相应的子检测量;对所有的所述子检测量取平均 值，得到所述检测量。
[0033] 上述系统中，优选的，还包括：
[0034]视频截图确定单元，用于在所述计算两个所述视频帧在预设的皮带检测区域内对 应位置处像素点之间的灰度差值，得到相应的灰度差分图像之前，从所述视频帧序列中，抽 取一视频帧作为视频截图；
[0035] 皮带检测区域确定单元，用于确定检测人员在所述视频截图上选择的检测区域， 并将其作为所述皮带检测区域。
[0036] 上述系统中，优选的，所述视频帧序列获取单元具体用于:获取针对矿用皮带的监 控视频流，并将所述监控视频流转化为所述视频帧序列。
[0037] 以上本发明提供的一种矿用皮带工作状态检测方法及系统中，获取针对所述矿用 皮带的视频帧序列；从所述视频帧序列中抽取两个视频帧，并计算两个所述视频帧在预设 的皮带检测区域内对应位置处像素点之间的灰度差值，得到相应的灰度差分图像;对所述 灰度差分图像在所述皮带检测区域内的所有像素点的灰度值取平均值，得到检测量;然后 根据所述检测量与预设的门限阈值之间的大小关系，确定所述矿用皮带的工作状态。
[0038] 可见，本发明上述技术方案实现了对矿用皮带的无接触检测，并不会出现现有技 术中因矿用皮带上反光层被矿料遮盖住而影响工作状态检测结果的问题，摆脱了矿用皮带 上反光层带来的局限性；同时本发明通过对灰度差分图像在皮带检测区域内的所有像素点 的灰度值取平均值来得到检测量，这样的空间上的平均运算保证了检测结果的准确性，并 且以统一的观测量对可能的不同皮带场景进行了衡量，提高了本发明方案对不同场景的适 应能力。
【附图说明】
[0039] 为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现 有技术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 发明的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据 提供的附图获得其他的附图。
[0040] 图1为本发明实施例提供的一种矿用皮带工作状态检测方法的流程图；
[0041] 图2为本发明实施例提供的一种皮带检测区域的应用场景图；
[0042] 图3为本发明实施例提供的一种矿用皮带工作状态检测方法的另一流程图；
[0043] 图4为本发明实施例提供的一种矿用皮带工作状态检测系统的结构框图示意图。
【具体实施方式】
[0044]下面将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 本发明中的实施例，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，都属于本发明保护的范围。
[0045] 本发明的核心是提供一种矿用皮带工作状态检测方法及系统，以解决现有技术中 因矿用皮带上反光层被矿料遮盖住而影响工作状态检测结果的准确性的缺陷，进而摆脱矿 用皮带上反光层带来的局限性。
[0046] 为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，下面结合附图和【具体实施方式】 对本发明作进一步的详细说明。
[0047] 参考图1，示出了本发明实施例提供的一种矿用皮带工作状态检测方法的流程图， 该方法具体可以包括如下步骤：
[0048] 步骤S100、获取针对矿用皮带的视频帧序列。
[0049] 本发明中，矿用皮带指的是用来运送矿料的皮带（以下简称皮带），其中，矿料可以 为煤炭、铜矿及铝土矿等，为了使本发明方案更具有实施场景性，在本文以下内容中矿料以 煤矿为例、矿用皮带以运煤皮带为例进行说明，但并不局限于此。另外，本发明主要针对的 是矿用皮带工作状态的检测，实际上，由于本发明是从皮带的灰度变化角度来检测工作状 态的，因此，只要是利用这一原理来检测皮带(这里的皮带指的是用来运送矿料或者其它货 物的皮带)工作状态的，均属于本发明保护范围。
[0050] 具体地，获取针对运煤皮带的监控视频流，并将监控视频流转化为视频帧序列。一 般来说，获得的井下监控一般都是以流媒体的形式，所以在进行检测之前，需要将其转换为 可以处理的视频帧的形式，并将其保存为一个视频帧序列里面，以待进一步的分析。
[0051] 其中，利用图像处理技术管理煤矿生产有着如下好处。首先，现如今摄像头已经广 泛的应用到了煤矿中，在平时的生产运行中，管理人员多是通过视频监控管理运行。所以 说，利用图像处理，将能最大限度的利用煤矿现有设备，降低系统搭建成本。同时，图像处理 技术作为分析视频的手段，也将极大降低管理人员的劳动强度，提高管理效率。再者，基于 视频的技术作为一种非接触式的技术，不会对现有设备的运行造成影响，减少了安全隐患。 而利用图像处理技术的前提就是要有好的视频处理算法，其中算法的准确性，实时性和稳 定性是最为重要的考量因素。
[0052] 步骤S101、从视频帧序列中抽取两个视频帧，并计算两个视频帧在预设的皮带检 测区域内对应位置处像素点之间的灰度差值，得到相应的灰度差分图像。
[0053]通常地，从视频帧序列中任意抽取两个相邻的视频帧进行灰度差值计算即能完成 对皮带当前工作状态的检测，但是，本发明中，根据一定帧差X来进行差分运算(计算灰度差 值），具体地：以预设帧数X为间隔，从视频帧序列中抽取两个视频帧，即保证抽取的这两个 视频帧之间的帧间隔为帧数X，以此在降低运算量的同时放大皮带运行状态和停止状态之 间的差别，能够减少噪声对判断带来的影响。其中，对于预设帧数X，可由本领域技术人员根 据实际情况进行设置。
[0054] 可以理解的是，对于计算两个视频帧在预设的皮带检测区域内对应位置处像素点 之间的灰度差值，需要先将这两个视频帧所对应的图像转换为灰度图像，也就是将三通道 的彩色图像转换为单通道的灰度图像，然后再进行灰度差值计算。其中，两个视频帧在皮带 检测区域内对应位置处像素点指的是在两个视频帧中以同样的坐标表示时坐标相同的两 个像素点。
[0055] 对于灰度差值计算，具体地:将转换成灰度图像的两个视频帧（简称灰度图）在皮 带检测区域内每个像素做差，并取绝对值，假设第一张灰度图为^，紧接着的第二张灰度图 为&，其中G n(i，j)代表第n张灰度图第i行j列的灰度值。做差后的图为D。则根据下式进行计 算：
[0056] D(i，j)=|G1(i，j)-G2(i，j)|(i，j)GPD
[0057] 其中，ro为皮带检测区域。
[0058] 对于皮带检测区域，即皮带在视频帧画面中的区域，用于参与检测皮带的工作状 态。本发明采用的是由用户自己选择其感兴趣且合适用来参与检测的区域，因此，在计算得 到灰度差分图像之前，需要从视频帧序列中，抽取一视频帧作为视频截图，交由检测人员在 此基础上选择;在检测人员进行选择后，确定检测人员在视频截图上选择的检测区域，并将 其作为皮带检测区域。其中，皮带检测区域一般为四边形，以四个点的坐标的形式来表示， 比如图2所示的皮带检测区域。当然，关于皮带检测区域的形状，这里仅仅是举个例子，只要 能将有效的能够参与皮带工作状态检测的皮带区域包括进去，对于区域的形状并不做严格 的限定。
[0059] 步骤S102、对灰度差分图像在皮带检测区域内的所有像素点的灰度值取平均值， 得到检测量。
[0060] 具体地，通过以下公式计算检测量：
[0062] 其中，Vavg即为检测量，N为皮带检测区域ro中的像素点总数。
[0063] 本发明通过对灰度差分图像在皮带检测区域内的所有像素点的灰度值取平均值 来得到检测量，这样的空间上的平均运算保证了检测结果的准确性，并且以统一的观测量 对可能的不同皮带场景进行了衡量，提高了本发明方案对不同场景的适应能力。
[0064] 步骤S103、比较检测量与预设的门限阈值之间的大小关系，当检测量大于或等于 门限阈值时，进入步骤S104，否则，进入步骤S105。
[0065]步骤S104、确定矿用皮带的工作状态为运行状态。
[0066]步骤S105、确定矿用皮带的工作状态为停止状态。
[0067] 可见，本发明上述技术方案实现了对矿用皮带的无接触检测，并不会出现现有技 术中因矿用皮带上反光层被煤遮盖住而影响工作状态检测结果的问题，同时本发明通过对 灰度差分图像在皮带检测区域内的所有像素点的灰度值取平均值来得到检测量，这样的空 间上的平均运算保证了检测结果的准确性，并且以统一的观测量对可能的不同皮带场景进 行了衡量，提高了本发明方案对不同场景的适应能力。
[0068] 由以上本发明提供的技术过程可见，本发明在完成目标的前提下，有着良好的准 确性和稳定性，对环境有着很强的抗干扰能力。同时，算法简单易行，对计算量要求低，有着 良好的实时性。
[0069] 由上述本发明实施例公开的技术方案，我们知道，在获取针对矿用皮带的视频帧 序列之后，以预设帧数X为间隔，从视频帧序列中抽取两个视频帧，然后计算两个视频帧在 预设的皮带检测区域内对应位置处像素点之间的灰度差值，得到相应的灰度差分图像，接 着利用这个灰度差分图像计算检测量。在本发明另一实施例中，在获取针对矿用皮带的视 频帧序列之后，参考图3,还可以通过以下步骤计算检测量：
[0070] 步骤S300、以预设帧数为间隔，从视频序列中抽取两个以上的视频帧。
[0071]步骤S301、分别计算两个以上的视频帧中相邻的两个视频帧在皮带检测区域内对 应位置处像素点之间的灰度差值，得到相应的灰度差分图像。
[0072]步骤S302、分别对每个灰度差分图像在皮带检测区域内的所有像素点的灰度值取 平均值，得到相应的子检测量。
[0073]步骤S303、对所有的子检测量取平均值，得到检测量。
[0074]本发明中，将从视频序列中抽取两个以上的视频帧称为一组缓冲帧，根据选取一 组缓冲帧，并作平均值，这一过程降低了因环境偶然变化对判断造成的影响，并且有效抑制 了噪声，能够提尚检测精度。
[0075] 基于上述本发明实施例公开的矿用皮带工作状态检测方法，本发明实施例还提供 了一种矿用皮带工作状态检测系统，参考图4,该系统400可以包括如下内容：
[0076] 视频帧序列获取单元401，用于获取针对矿用皮带的视频帧序列；
[0077] 其中，视频帧序列获取单元401具体用于:获取针对矿用皮带的监控视频流，并将 监控视频流转化为视频帧序列。
[0078] 灰度差分图像确定单元402,用于从视频帧序列中抽取两个视频帧，并计算两个视 频帧在预设的皮带检测区域内对应位置处像素点之间的灰度差值，得到相应的灰度差分图 像；
[0079] 检测量确定单元403,用于对灰度差分图像在皮带检测区域内的所有像素点的灰 度值取平均值，得到检测量；
[0080] 工作状态确定单元404,用于比较检测量与预设的门限阈值之间的大小关系，当检 测量大于或等于门限阈值时，确定矿用皮带的工作状态为运行状态，否则，确定矿用皮带的 工作状态为停止状态。
[0081] 本发明中，灰度差分图像确定单元402用于从视频帧序列中抽取两个视频帧，具体 可以用于：以预设帧数为间隔，从视频帧序列中抽取两个视频帧。
[0082]进一步地，灰度差分图像确定单元402还可以用于:在获取针对矿用皮带的视频帧 序列之后，以预设帧数为间隔，从视频序列中抽取两个以上的视频帧;分别计算两个以上的 视频帧中相邻的两个视频帧在皮带检测区域内对应位置处像素点之间的灰度差值，得到相 应的灰度差分图像；
[0083]检测量确定单元还用于:分别对每个灰度差分图像在皮带检测区域内的所有像素 点的灰度值取平均值，得到相应的子检测量;对所有的子检测量取平均值，得到检测量。 [0084] 本发明中，上述系统400具体还就可以包括如下两个单元：
[0085] 视频截图确定单元，用于在计算两个视频帧在预设的皮带检测区域内对应位置处 像素点之间的灰度差值，得到相应的灰度差分图像之前，从视频帧序列中，抽取一视频帧作 为视频截图；
[0086] 皮带检测区域确定单元，用于确定检测人员在视频截图上选择的检测区域，并将 其作为皮带检测区域。
[0087]需要说明的是，本说明书中的各个实施例均采用递进的方式描述，每个实施例重 点说明的都是与其它实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可。 对于系统类实施例而言，由于其与方法实施例基本相似，所以描述得比较简单，相关之处参 见方法实施例的部分说明即可。
[0088]以上对本发明所提供的一种矿用皮带工作状态检测方法及系统进行了详细介绍。 本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用 于帮助理解本发明的方法及其核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说， 在不脱离本发明原理的前提下，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也 落入本发明权利要求的保护范围内。
【主权项】
1. 一种矿用皮带工作状态检测方法，其特征在于，该方法包括： 获取针对所述矿用皮带的视频帧序列； 从所述视频帧序列中抽取两个视频帧，并计算两个所述视频帧在预设的皮带检测区域 内对应位置处像素点之间的灰度差值，得到相应的灰度差分图像； 对所述灰度差分图像在所述皮带检测区域内的所有像素点的灰度值取平均值，得到检 测量； 比较所述检测量与预设的门限阈值之间的大小关系，当所述检测量大于或等于所述门 限阈值时，确定所述矿用皮带的工作状态为运行状态，否则，确定所述矿用皮带的工作状态 为停止状态。2. 如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述从所述视频帧序列中抽取两个视频帧， 包括： 以预设帧数为间隔，从所述视频帧序列中抽取两个所述视频帧。3. 如权利要求2所述的方法，其特征在于，在所述获取针对所述矿用皮带的视频帧序列 之后，还包括： 以所述预设帧数为间隔，从所述视频序列中抽取两个以上的所述视频帧； 分别计算所述两个以上的所述视频帧中相邻的两个视频帧在所述皮带检测区域内对 应位置处像素点之间的灰度差值，得到相应的灰度差分图像； 分别对每个所述灰度差分图像在所述皮带检测区域内的所有像素点的灰度值取平均 值，得到相应的子检测量； 对所有的所述子检测量取平均值，得到所述检测量。4. 如权利要求1至3任意一项所述的方法，其特征在于，在所述计算两个所述视频帧在 预设的皮带检测区域内对应位置处像素点之间的灰度差值，得到相应的灰度差分图像之 前，还包括： 从所述视频帧序列中，抽取一视频帧作为视频截图； 确定检测人员在所述视频截图上选择的检测区域，并将其作为所述皮带检测区域。5. 如权利要求4所述的方法，其特征在于，所述获取针对所述矿用皮带的视频帧序列包 括： 获取针对矿用皮带的监控视频流，并将所述监控视频流转化为所述视频帧序列。6. -种矿用皮带工作状态检测系统，其特征在于，该系统包括： 视频帧序列获取单元，用于获取针对所述矿用皮带的视频帧序列； 灰度差分图像确定单元，用于从所述视频帧序列中抽取两个视频帧，并计算两个所述 视频帧在预设的皮带检测区域内对应位置处像素点之间的灰度差值，得到相应的灰度差分 图像； 检测量确定单元，用于对所述灰度差分图像在所述皮带检测区域内的所有像素点的灰 度值取平均值，得到检测量； 工作状态确定单元，用于比较所述检测量与预设的门限阈值之间的大小关系，当所述 检测量大于或等于所述门限阈值时，确定所述矿用皮带的工作状态为运行状态，否则，确定 所述矿用皮带的工作状态为停止状态。7. 如权利要求6所述的系统，其特征在于，所述灰度差分图像确定单元用于从所述视频 帧序列中抽取两个视频帧，具体用于： 以预设帧数为间隔，从所述视频帧序列中抽取两个所述视频帧。8. 如权利要求7所述的系统，其特征在于，所述灰度差分图像确定单元还用于:在所述 获取针对所述矿用皮带的视频帧序列之后，以所述预设帧数为间隔，从所述视频序列中抽 取两个以上的所述视频帧;分别计算所述两个以上的所述视频帧中相邻的两个视频帧在所 述皮带检测区域内对应位置处像素点之间的灰度差值，得到相应的灰度差分图像； 所述检测量确定单元还用于:分别对每个所述灰度差分图像在所述皮带检测区域内的 所有像素点的灰度值取平均值，得到相应的子检测量;对所有的所述子检测量取平均值，得 到所述检测量。9. 如权利要求6至8任意一项所述的系统，其特征在于，还包括： 视频截图确定单元，用于在所述计算两个所述视频帧在预设的皮带检测区域内对应位 置处像素点之间的灰度差值，得到相应的灰度差分图像之前，从所述视频帧序列中，抽取一 视频帧作为视频截图； 皮带检测区域确定单元，用于确定检测人员在所述视频截图上选择的检测区域，并将 其作为所述皮带检测区域。10. 如权利要求9所述的系统，其特征在于，所述视频帧序列获取单元具体用于:获取针 对矿用皮带的监控视频流，并将所述监控视频流转化为所述视频帧序列。
【文档编号】G06K9/00GK105913032SQ201610235553
【公开日】2016年8月31日
【申请日】2016年4月15日
【发明人】刘天弼, 吕鹏飞, 杨鹏飞, 董观利, 汪丛笑, 贺耀宜, 黄丹群, 宋春林, 刘冬, 徐辉, 赵亮, 张智宇, 奚冬芹
【申请人】天地（常州）自动化股份有限公司, 中煤科工集团常州研究院有限公司