CN104658010A - 一种钢丝绳偏摆视频检测系统及方法 - Google Patents

一种钢丝绳偏摆视频检测系统及方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种钢丝绳偏摆视频检测系统及方法，包括摄像机模块、图像处理模块、目标检测模块、特征提取模块、偏摆计算模块、显示器模块及报警器模块，摄像机模块依次与图像处理模块、目标检测模块、特征提取模块和偏摆计算模块连接，偏摆计算模块分别与显示模块和报警模块连接；具体方法：Ⅰ、图像获取；Ⅱ、图像处理；Ⅲ、目标检测；Ⅳ、特征提取；Ⅴ、偏摆量计算；可实时对钢丝绳横向偏摆进行检测，并能显示出钢丝绳横向偏摆的具体距离，在偏摆距离达到阈值时可以进行报警，便于工作人员及时进行处理。

Description

一种钢丝绳偏摆视频检测系统及方法
技术领域
[0001] 本发明涉及一种视频检测方法，具体是一种钢丝绳偏摆视频检测系统及方法。
背景技术
[0002] 视频监控系统是指通过视频监视来达到对监控对象的监视、控制、管理和安全防 范，是一种时效性较强的综合管理系统。
[0003] 钢丝绳是指用多根或多股细钢丝拧成的挠性绳索，钢丝绳是由多层钢丝捻成股， 再以绳芯为中心，由一定数量股捻绕成螺旋状的绳。在物料搬运机械中，供提升、牵引、拉紧 和承载之用。钢丝绳的强度高、自重轻、工作平稳、不易骤然整根折断，工作可靠。
[0004] 在提升钢丝绳系统中，钢丝绳工作时会出现横向偏摆的现象，在工作过程中钢丝 绳偏摆量过大会直接影响到钢丝绳的强度和天轮与卷筒的磨损，进而影响整个提升系统的 性能。如果偏摆量超过了允许的范围会对钢丝绳和设备造成损坏。能否实时检测其偏摆量 和超过允许量时的报警尤为重要，对整个提升钢丝绳系统具有很大的实用意义。
发明内容
[0005] 针对上述现有技术存在的问题，本发明提供一种钢丝绳偏摆视频检测系统及方 法，可实时对钢丝绳横向偏摆进行检测，并能显示出钢丝绳横向偏摆的具体距离，在偏摆距 离达到阈值时可以进行报警，便于工作人员及时进行处理。
[0006] 为了实现上述目的，本发明采用的技术方案是：该种钢丝绳偏摆视频检测系统，包 括摄像机模块、图像处理模块、目标检测模块、特征提取模块、偏摆计算模块、显示器模块及 报警器模块，摄像机模块依次与图像处理模块、目标检测模块、特征提取模块和偏摆计算模 块连接，偏摆计算模块分别与显示模块和报警模块连接。
[0007] 该种钢丝绳偏摆视频检测方法，其具体步骤为：
[0008] I、图像获取：摄像机模块安装在卷筒与天轮的中线位置，并保持位置不变，实现 对钢丝绳实时的监控摄像，摄像机模块将钢丝绳工作过程中的图像传递到图像处理模块 中；
[0009] II、图像处理：将摄像机模块传递过来的视频信息分解成每一帧的图像信息；然 后对每一帧的图像进行噪声滤除，即滤波处理；
[0010] III、目标检测：对处理过后的图像进行目标监测，使目标的分割和识别合二为一； 然后将监测到的钢丝绳信息送到特征提取模块；
[0011] IV、特征提取：使用计算机提取钢丝绳和卷筒中轴的图像信息，决定每个图像的点 是否属于一个图像特征，然后特征提取的结果是把图像上的点分为不同的子集；
[0012] V、偏摆量计算：首先经过上述步骤I~IV，采集钢丝绳在卷筒和天轮的中线位置 静止不动时的图像，作为基准图像，然后将摄像机模块实时采集的图像经过上述步骤I~ IV处理后与上述的基准图像进行比对，计算出实时偏摆量并通过显示器模块显示，若偏摆 量达到阈值时，通过报警模块发出报警提示。
[0013] 与现有技术相比，本发明利用摄像机拍摄钢丝绳偏摆的情况，通过采用实时图像 与基准图像进行比对，计算出偏摆量，若偏摆距离达到阈值时可以进行报警，便于工作人员 及时进行处理。
附图说明
[0014] 图1是本发明的电原理图；
[0015] 图2是本发明中摄像机的安装位置图；
[0016] 图3是本发明中摄像机采集的钢丝绳基准图；
[0017] 图4是本发明中摄像机实时采集的钢丝绳偏摆图；
[0018] 图5是本发明中摄像机实时采集图像与基准图像对比图；
[0019] 图6是本发明中钢丝绳偏摆计算原理图；
[0020] 图7是本发明中检测方法的流程图。
[0021] 图中：1、天轮，2、钢丝绳，3、摄像机模块，4、卷筒。
具体实施方式
[0022] 下面结合附图对本发明作进一步说明。
[0023] 如图1所示，本发明包括摄像机模块3、图像处理模块、目标检测模块、特征提取模 块、偏摆计算模块、显示器模块及报警器模块，摄像机模块依次与图像处理模块、目标检测 模块、特征提取模块和偏摆计算模块连接，偏摆计算模块分别与显示模块和报警模块连接。
[0024] 如图2至7所示，该种钢丝绳偏摆视频检测方法，其具体步骤为：
[0025] I、图像获取：摄像机模块3安装在卷筒4与天轮1的中线位置，并保持位置不变， 实现对钢丝绳2实时的监控摄像，摄像机模块3将钢丝绳2工作过程中的图像传递到图像 处理模块中；
[0026] II、图像处理：将摄像机模块3传递过来的视频信息分解成每一帧的图像信息；由 于图像噪声会影响到整个图像处理的全过程以及输出的结果，图像的噪声主要分为内部噪 声和外部噪声：a、外部噪声：从处理系统外来的影响，如光电干扰或电磁波从电源线窜入 系统的噪声；b、内部噪声：主要有和电的基本性质影响、机械运动产生噪声、元件噪声和系 统内部的噪声；所以对每一帧的图像进行噪声滤除，即滤波处理；
[0027] III、目标检测：对处理过后的图像进行目标监测，是一种基于目标几何和统计特征 的图像分割，它将目标的分割和识别合二为一，其准确性和实时性是整个系统的一项重要 能力；然后将监测到的钢丝绳信息送到特征提取模块；
[0028] IV、特征提取：使用计算机提取钢丝绳2和卷筒中轴的图像信息，决定每个图像的 点是否属于一个图像特征，然后特征提取的结果是把图像上的点分为不同的子集；这些子 集往往属于孤立的点、连续的曲线或者连续的区域，利用特征提取模块，实现对钢丝绳和卷 筒中轴的特征提取；
[0029] V、偏摆量计算：钢丝绳工作时，自身会有一定的横向偏摆。而钢丝绳的一端也会 沿着卷筒缓慢的平移，影响对钢丝绳偏摆的检测，所以检测时一定要除去这个平移运动。首 先经过上述步骤I~IV，如图3所示，采集钢丝绳在卷筒和天轮的中线位置静止不动时的 图像，作为基准图像，如图4所示，然后将摄像头实时采集的图像经过上述步骤I~IV处理 后与上述的基准图像进行比对，计算出实时偏摆量并通过显示器模块显示，如图5所示，在 钢丝绳向左偏摆和钢丝绳向右偏摆图像上每间隔取相同位置的点，会有距离的差别， 即为Λ L1~Λ L8，并且Λ L1~Λ L8的距离会随着钢丝绳的偏摆和在卷筒上的移动而改变， 具体计算过程为：
[0030] 在图6(a)中，根据图中信息可得
[0031] Δ S = ( Δ GX tan Θ - Δ L) X cos Θ (1)
[0032] 在图6(b)中，根据相同原理可得
[0033] Δ S = ( Δ L-Δ HX tam θ ) X cos Θ (2)
[0034] 根据图5中测得的数据，得
[0035]
Figure CN104658010AD00051
[0036] 代入到式（1)中，得
[0037]
Figure CN104658010AD00052
[0038] 代入到式（2)中，得
[0039]
Figure CN104658010AD00053
[0040] 设钢丝绳偏摆实际距离为S，S = Δ S1+ Δ S2+··· + Δ S7。
[0041] i^L = Δ L1+Δ L2+-+ Δ L7 (5)
[0042] 图5中，Δ L1~Δ L 7对应的Δ H广Δ H 7依次为
[0043] 1/8Η、1/4Η、3/8Η、1/2Η、5/8Η、3/4Η、7/8Η。
Figure CN104658010AD00054
[0044] 在图5(a)中将AL1~AL7和AH1- ΔΗ7依次代入到式⑶中，可得AS1~AS7, 则：
[0045]
[0046] 在图5(b)中将AL1~AL7和AHf ΔH7依次代入到式⑷中，可得AS1~AS7。 则：
Figure CN104658010AD00055
[0047]
[0048] 若偏摆量达到阈值时，通过报警模块发出报警提示。

Claims (2)

1. 一种钢丝绳偏摆视频检测系统，其特征在于，包括摄像机模块（3)、图像处理模块、 目标检测模块、特征提取模块、偏摆计算模块、显示器模块及报警器模块，摄像机模块依次 与图像处理模块、目标检测模块、特征提取模块和偏摆计算模块连接，偏摆计算模块分别与 显示模块和报警模块连接。
2. -种钢丝绳偏摆视频检测方法，其特征在于，其具体步骤为： I、 图像获取：摄像机模块（3)安装在卷筒（4)与天轮（1)的中线位置，并保持位置不 变，实现对钢丝绳（2)实时的监控摄像，摄像机模块（3)将钢丝绳（2)工作过程中的图像传 递到图像处理模块中； II、 图像处理：将摄像机模块（3)传递过来的视频信息分解成每一帧的图像信息；然后 对每一帧的图像进行噪声滤除，即滤波处理； III、 目标检测：对处理过后的图像进行目标监测，使目标的分割和识别合二为一；然后 将监测到的钢丝绳信息送到特征提取模块； IV、 特征提取：使用计算机提取钢丝绳（2)和卷筒中轴的图像信息，决定每个图像的点 是否属于一个图像特征，然后特征提取的结果是把图像上的点分为不同的子集； V、 偏摆量计算：首先经过上述步骤I~IV，采集钢丝绳（2)在卷筒（4)和天轮（1)的 中线位置静止不动时的图像，作为基准图像，然后将摄像机模块（3)实时采集的图像经过 上述步骤I~IV处理后与上述的基准图像进行比对，计算出实时偏摆量并通过显示器模块 显示，若偏摆量达到阈值时，通过报警模块发出报警提示。
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