CN111833320A - 一种钢带运行状态的检测方法、装置、设备及存储介质 - Google Patents
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Abstract
本发明实施例公开了一种钢带运行状态的检测方法、装置、设备及存储介质，能够省时省力。该检测方法，包括：获取图像传感器采集到的包含钢带运行区域的产线状态视频；通过运动学分析，确定钢带运行区域的各像素的运动矢量；基于钢带运行区域各像素的运动矢量的整体趋势，确定钢带的运行状态。在一个优选的实施方式中，所述确定钢带的运行状态包括：确定钢带的运行方向。
Description
技术领域
本发明实施例涉及智能制造技术领域，尤其涉及一种钢带运行状态的检测方法、装置、设备及存储介质。
背景技术
在轧钢生产线上，钢带被传送带运送经过轧钢机对钢带进行平整度加工，在钢带的头部一段区域往往质量较差，需要通过飞剪机剪掉几段作为废料，剪掉以后的后面区域则进入下一道加工工序。
图1示出了轧钢生产线上飞剪机附近处于废料剪断的状态示意图，钢带20通过飞剪机11的工作，剪断预定长度废料，废料通过钢带传送带12与处于向下弯曲的输出导板13之间的空隙掉落到废料传送带14上。图2示出了轧钢生产线上飞剪机附近处于钢带20输送到下一道工序的示意图，被剪掉废料的正常钢带20沿着传送带输送到下一工序，此时飞剪机11处于不工作状态，附近的输出导板13调整到非弯曲状态，输出导板上表面与钢带传送带12相接，二者之间的空隙消失，钢带20不在掉落到废料传送带14上。
钢带在生产线的运行状态信息的获取在现有技术中是通过现场人员随时关注了解到的，这种方式费时费力。
发明内容
本发明实施例提供了一种钢带运行状态的检测方法、装置、设备及存储介质，能够省时省力。
为实现上述目的，本发明一方面提供钢带运行状态的检测方法，包括：
获取图像传感器采集到的包含钢带运行区域的产线状态视频；
通过运动学分析，确定钢带运行区域的各像素的运动矢量；
基于钢带运行区域各像素的运动矢量的整体趋势，确定钢带的运行状态。
在一个优选的实施方式中，所述确定钢带的运行状态包括：确定钢带的运行方向。
在一个优选的实施方式中，所述确定钢带的运行方向包括：
如果钢带运行区域各像素的运动矢量的整体趋势为沿产线上的前进方向，则确定钢带的运行方向为前进方向；
如果钢带运行区域各像素的运动矢量的整体趋势为沿产线上的后退方向，则确定钢带的运行方向为后退方向。
在一个优选的实施方式中，所述钢带运行区域各像素的运动矢量的整体趋势为沿产线上的前进方向的判断条件为：
钢带运行区域中运动矢量朝向前进方向的像素数量超过第一阈值，且运动矢量朝向后退方向的像素数量低于第二阈值。
在一个优选的实施方式中，所述钢带运行区域各像素的运动矢量的整体趋势为沿产线上的后退方向的判断条件为：
钢带运行区域中运动数量朝向后退方向的像素数量超过第三阈值，且运动矢量朝向前进方向的像素数量低于第四阈值。
在一个优选的实施方式中，所述通过运动学分析，确定钢带运行区域的各像素的运动矢量包括：
通过光流法，确定钢带运行区域的各像素的运动矢量。
在一个优选的实施方式中，所述通过光流法确定钢带运行区域的各像素的运动矢量包括：
通过光流法，确定钢带运行区域的各像素在沿钢带前进方向或后退方向的运动矢量。
本发明另一方面还提供一种钢带运行状态的检测装置，包括：
视频获取模块，用于获取图像传感器采集到的包含钢带运行区域的产线状态视频；
运动分析模块，用于通过运动学分析，确定钢带运行区域的各像素的运动矢量；
状态检测模块，用于基于钢带运行区域各像素的运动矢量的整体趋势，确定钢带的运行状态。
本发明再一方面还提供一种设备，所述设备包括：
一个或多个处理器；
存储装置，用于存储一个或多个程序，
当所述一个或多个程序被所述一个或多个处理器执行，使得所述一个或多个处理器实现上述所述的钢带运行状态的检测方法。
本发明再一方面还提供一种包含计算机可执行指令的存储介质，所述计算机可执行指令在由计算机处理器执行时用于执行上述所述的钢带运行状态的检测方法。
通过本发明实施例，可以通过产线视频自动确定钢带的运行状态，无需人工在现场一直关注设备运行状态。
附图说明
图1是轧钢生产线上飞剪机附近处于废料剪断的状态示意图；
图2是轧钢生产线上飞剪机附近处于钢带输送到下一道工序的示意图；
图3是本发明实施例提供的一种钢带运行状态的检测方法的流程示意图；
图4是图像传感器获取到的产线状态视频的一帧图像示意图；
图5是应用光流法计算出钢带运行区域各像素的运动矢量的一种结果示意图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本发明，而非对本发明的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本发明相关的部分而非全部结构。
实施例一
图3示出了本发明实施例提供的一种钢带运行状态的检测方法，具体包括如下步骤：
步骤S301：获取图像传感器采集到的包含钢带运行区域的产线状态视频。
图像传感器的类型可以是摄像头等设备。图像传感器可以固定架设到钢带运行区域的斜上方，以能够完整拍摄到合适角度的场景。
图4是图像传感器获取到的产线状态视频的一帧图像，为了更清晰的反映钢带运行状态的通常情形，图4中展示的状态为钢带20的头部已经从钢带传送带12运动到下一道工序(如压平)，而钢带20的后续其他部分正在不断地通过钢带传送带12。
步骤S302：通过运动学分析，确定钢带运行区域的各像素的运动矢量。
钢带运行区域在实际中可以定义为：运动钢带的钢带传送带12在视频中的区域。
由于图像传感器被固定安装在一个位置，在视频中产线的位置几乎不变，所以钢带传送带12在视频中的位置几乎不变，这就使得钢带运行区域可以预先固定设定。运动学分析仅对该预先设定的区域进行分析。
在一个可替换的实施例中，也可以采用目标检测算法，对产线视频中的钢带运行区域进行动态的检测。
运动学分析可以采用光流法。
光流法中的光流(optical flow)是空间运动物体在观察成像平面上的像素运动的瞬时速度。光流法是利用图像序列中像素在时间域上的变化以及相邻帧之间的相关性来找到上一帧跟当前帧之间存在的对应关系，从而计算出相邻帧之间物体的运动信息的一种方法。通常将二维图像平面特定坐标点上的灰度瞬时变化率定义为光流矢量。所谓光流就是瞬时速率，在时间间隔很小(比如视频的连续前后两帧之间)时，也等同于目标点的位移。光流场在空间中，运动可以用运动场描述，而在一个图像平面上，物体的运动往往是通过图像序列中不同图像灰度分布的不同体现的，从而，空间中的运动场转移到图像上就表示为光流场(optical flow field)。光流场是一个二维矢量场，它反映了图像上每一点灰度的变化趋势，可看成是带有灰度的像素点在图像平面上运动而产生的瞬时速度场。它包含的信息即是各像点的瞬时运动速度矢量信息。研究光流场的目的就是为了从序列图像中近似计算不能直接得到的运动场。光流场在理想情况下，光流场对应于运动场。
通过光流法可以确钢带运行区域的各像素的运动矢量。由于在本发明中用户只关心钢带在沿产线的前进和后退方向的运动状态，因此在利用光流法时，可以将钢带运行区域的各像素的运动矢量中分离出沿产线前进和后退方向的运动矢量。
图5示出了应用光流法计算出钢带运行区域各像素的运动矢量的一种结果示意图。通过光流法分析，处于钢带传送带12上的钢带20的一段区域内，部分区域的像素运动矢量朝向沿产线的前进方向，如标号为21A的区域像素；部分区域的像素运动矢量朝向产线的后退方向，如标号为22A的区域像素。这样的分析结果与人们通常理解的钢带各像素运动矢量方向应该一致的惯性思维有所矛盾。这是因为光流法的分析基于视频数据，而钢带相对于其他物体，其表面较为光滑洁净，基于视觉的光流法分析容易出现误差，因此检测到的运动矢量结果中，不同区域的运动矢量方向可能不同。但整体上，与真实运动方向一致的运动矢量像素应该占检测结果中的大多数。
步骤S303：基于钢带运行区域各像素的运动矢量的整体趋势，确定钢带的运行状态。
基于钢带运行区域各区域的运动矢量的整体趋势，确定钢带的运行状态。钢带的运行状态可以包括钢带的运行方向。更进一步的，还可以确定钢带的运行速度。
如果钢带运行区域各像素的运动矢量的整体趋势为沿产线上的前进方向，则确定钢带的运行方向为前进方向。
如果钢带运行区域各像素的运动矢量的整体趋势为沿产线上的后退方向，则确定钢带的运行方向为后退方向。
对于运行矢量的整体趋势的判断在实际实现过程中，可以借助运动矢量朝向前进方向的像素数量和运动矢量朝向后退方向的像素数量之间的对比来进行。
例如，在一个实施例中，如果钢带运行区域中运动矢量朝向前进方向的像素数量超过第一阈值，且运动矢量朝向后退方向的像素数量低于第二阈值，则判定为：钢带运行区域各像素的运动矢量的整体趋势为沿产线上的前进方向。如果钢带运行区域中运动数量朝向后退方向的像素数量超过第三阈值，且运动矢量朝向前进方向的像素数量低于第四阈值，则判定为：钢带运行区域各像素的运动矢量的整体趋势为沿产线上的后退方向。第一阈值、第二阈值、第三阈值和第四阈值可以根据具体的生产环境和视频的分辨率综合确定。例如第一阈值和第三阈值可以设置为1000，第二阈值和第四阈值可以设置为100。
在确定了钢带的运行方向后，还可以进一步确定钢带的运行速度。可以从运动矢量检测结果中，基于与钢带运行方向结果相一致的像素的运动矢量确定钢带的运行速度。例如可以是将与钢带运行方向结果相一致的像素的运动矢量进行平均或者取最大值，确定为钢带的运行速度。
需要说明的是，在实际中还有一种情况是钢带处于静止状态，这种状态通过运动矢量的分析也是可以判断出来的。具体地，如果钢带运行区域中运动矢量朝向前进方向的像素数量和朝向后退方向的像素数量均很少，例如均小于相同的阈值或者分别小于相应的阈值，则判定钢带处于静止状态，自然也无需再计算钢带的运行方向。
通过本发明实施例，可以通过产线视频自动确定钢带的运行状态，无需人工在现场一直关注设备运行状态。
实施例二
本发明实施例提供一种钢带运行状态的检测装置，包括：
视频获取模块，用于获取图像传感器采集到的包含钢带运行区域的产线状态视频；
运动分析模块，用于通过运动学分析，确定钢带运行区域的各像素的运动矢量；
状态检测模块，用于基于钢带运行区域各像素的运动矢量的整体趋势，确定钢带的运行状态。
实施例三
本发明实施例还提供一种设备，该设备包括：
一个或多个处理器；
存储装置，用于存储一个或多个程序，
当所述一个或多个程序被所述一个或多个处理器执行，使得所述一个或多个处理器实现如实施例一所述的钢带运行状态的检测方法。
实施例四
本发明实施例还提供一种包含计算机可执行指令的存储介质，计算机可执行指令在由计算机处理器执行时用于执行如实施例一所述的钢带运行状态的检测方法。
本发明实施例的计算机存储介质，可以采用一个或多个计算机可读的介质的任意组合。计算机可读介质可以是计算机可读信号介质或者计算机可读存储介质。计算机可读存储介质例如可以是——但不限于——电、磁、光、电磁、红外线、或半导体的系统、装置或器件，或者任意以上的组合。计算机可读存储介质的更具体的例子(非穷举的列表)包括：具有一个或多个导线的电连接、便携式计算机磁盘、硬盘、随机存取存储器(RAM)、只读存储器(ROM)、可擦式可编程只读存储器(EPROM或闪存)、光纤、便携式紧凑磁盘只读存储器(CD-ROM)、光存储器件、磁存储器件、或者上述的任意合适的组合。在本文件中，计算机可读存储介质可以是任何包含或存储程序的有形介质，该程序可以被指令执行系统、装置或者器件使用或者与其结合使用。
计算机可读的信号介质可以包括在基带中或者作为载波一部分传播的数据信号，其中承载了计算机可读的程序代码。这种传播的数据信号可以采用多种形式，包括但不限于电磁信号、光信号或上述的任意合适的组合。计算机可读的信号介质还可以是计算机可读存储介质以外的任何计算机可读介质，该计算机可读介质可以发送、传播或者传输用于由指令执行系统、装置或者器件使用或者与其结合使用的程序。
计算机可读介质上包含的程序代码可以用任何适当的介质传输，包括——但不限于无线、电线、光缆、RF等等，或者上述的任意合适的组合。
可以以一种或多种程序设计语言或其组合来编写用于执行本发明操作的计算机程序代码，所述程序设计语言包括面向对象的程序设计语言-诸如Java、Smalltalk、C++，还包括常规的过程式程序设计语言-诸如“C”语言或类似的程序设计语言。程序代码可以完全地在用户计算机上执行、部分地在用户计算机上执行、作为一个独立的软件包执行、部分在用户计算机上部分在远程计算机上执行、或者完全在远程计算机或服务器上执行。在涉及远程计算机的情形中，远程计算机可以通过任意种类的网络——包括局域网(LAN)或广域网(WAN)-连接到用户计算机，或者，可以连接到外部计算机(例如利用因特网服务提供商来通过因特网连接)。
注意，上述仅为本发明的较佳实施例及所运用技术原理。本领域技术人员会理解，本发明不限于这里所述的特定实施例，对本领域技术人员来说能够进行各种明显的变化、重新调整和替代而不会脱离本发明的保护范围。因此，虽然通过以上实施例对本发明进行了较为详细的说明，但是本发明不仅仅限于以上实施例，在不脱离本发明构思的情况下，还可以包括更多其他等效实施例，而本发明的范围由所附的权利要求范围决定。
Claims (10)
1.一种钢带运行状态的检测方法，其特征在于，包括：
获取图像传感器采集到的包含钢带运行区域的产线状态视频；
通过运动学分析，确定钢带运行区域的各像素的运动矢量；
基于钢带运行区域各像素的运动矢量的整体趋势，确定钢带的运行状态。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述确定钢带的运行状态包括：确定钢带的运行方向。
3.如权利要求2所述的方法，其特征在于，所述确定钢带的运行方向包括：
如果钢带运行区域各像素的运动矢量的整体趋势为沿产线上的前进方向，则确定钢带的运行方向为前进方向；
如果钢带运行区域各像素的运动矢量的整体趋势为沿产线上的后退方向，则确定钢带的运行方向为后退方向。
4.如权利要求3所述的方法，其特征在于，所述钢带运行区域各像素的运动矢量的整体趋势为沿产线上的前进方向的判断条件为：
钢带运行区域中运动矢量朝向前进方向的像素数量超过第一阈值，且运动矢量朝向后退方向的像素数量低于第二阈值。
5.如权利要求3所述的方法，其特征在于，所述钢带运行区域各像素的运动矢量的整体趋势为沿产线上的后退方向的判断条件为：
钢带运行区域中运动数量朝向后退方向的像素数量超过第三阈值，且运动矢量朝向前进方向的像素数量低于第四阈值。
6.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述通过运动学分析，确定钢带运行区域的各像素的运动矢量包括：
通过光流法，确定钢带运行区域的各像素的运动矢量。
7.如权利要求6所述的方法，其特征在于，所述通过光流法确定钢带运行区域的各像素的运动矢量包括：
通过光流法，确定钢带运行区域的各像素在沿钢带前进方向或后退方向的运动矢量。
8.一种钢带运行状态的检测装置，其特征在于，包括：
视频获取模块，用于获取图像传感器采集到的包含钢带运行区域的产线状态视频；
运动分析模块，用于通过运动学分析，确定钢带运行区域的各像素的运动矢量；
状态检测模块，用于基于钢带运行区域各像素的运动矢量的整体趋势，确定钢带的运行状态。
9.一种设备，其特征在于，所述设备包括：
一个或多个处理器；
存储装置，用于存储一个或多个程序，
当所述一个或多个程序被所述一个或多个处理器执行，使得所述一个或多个处理器实现如权利要求1-7中任一所述的钢带运行状态的检测方法。
10.一种包含计算机可执行指令的存储介质，所述计算机可执行指令在由计算机处理器执行时用于执行如权利要求1-7中任一所述的钢带运行状态的检测方法。
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