CN112949435A - 一种掘锚机的影像监测系统 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种掘锚机的影像监测系统，包括在掘锚机上环绕掘锚机设置的多个夜视摄像头；和夜视摄像头相连接的主机；和主机相连接的显示屏；其中，夜视摄像头为防抖广角摄像头，且每个夜视摄像头和沿环绕掘锚机方向相邻的掘锚机的拍摄区域存在重合区域；夜视摄像头用于采集掘锚机四周的监视图像；主机用于识别监视图像中是否存在危险情况，若是，在则监视图像中标出存在危险情况的区域，并通过显示屏显示出标有危险情况区域的监视图像。本申请中通过夜视摄像头拍摄监测图像，该夜视摄像头为防抖广角摄像头，且监测图像在显示屏中向工作人员显示并标注危险情况区域，使得工作人员及时的发现掘锚机周围的危险状况，提高掘锚机的作业安全性。

Description

一种掘锚机的影像监测系统
技术领域
本发明涉及煤矿巷道作业安全技术领域，特别是涉及一种掘锚机的影像监测系统。
背景技术
在煤矿挖煤作业过程中，需要采用掘锚机在煤矿巷道中行驶作业。而煤矿巷道中环境复杂。存在各种安全隐患，而掘锚机的操作人员因为煤矿巷道内的环境恶劣，粉尘浓度高，无法及时发现掘锚机周围的危险，也更无法及时采取相应的措施。
发明内容
本发明的目的是提供一种掘锚机的影像监测系统，能够在一定程度上提升掘锚机在煤矿巷道中作业的安全性。
为解决上述技术问题，本发明提供一种掘锚机的影像监测系统，包括在所述掘锚机上环绕掘锚机设置的多个夜视摄像头；和所述夜视摄像头相连接的主机；和所述主机相连接的显示屏；其中，所述夜视摄像头为防抖广角摄像头，且每个所述夜视摄像头和沿环绕所述掘锚机方向相邻的掘锚机的拍摄区域存在重合区域；
所述夜视摄像头用于采集所述掘锚机四周的监视图像；
所述主机用于识别所述监视图像中是否存在危险情况，若是，在则所述监视图像中标出存在危险情况的区域，并通过所述显示屏显示出标有危险情况区域的监视图像。
在本申请的一种可选地实施例中，所述夜视摄像头通过减震装置固定安装在所述掘锚机上。
在本申请的一种可选地实施例中，还包括防护罩，其中，所述夜视摄像头设置在所述防护罩内。
在本申请的一种可选地实施例中，所述防护罩包括金属盒体，设置在所述金属盒体上的通光孔，覆盖在所述通光孔上的透光板；所述夜视摄像头的镜头正对所述通光孔。
在本申请的一种可选地实施例中，还包括除尘装置，用于清洁所述防护罩外表面。
在本申请的一种可选地实施例中，所述除尘装置包括喷水装置和风扇；所述喷水装置用于向所述防护罩外表面喷水清洁；所述风扇用于在所述防护罩外表面被清洗之后，向所述防护罩的所述透光板吹风，以便所述透光板表面保持干燥状态。
在本申请的一种可选地实施例中，所述夜视摄像头的数量不少于4个，且每个所述夜视摄像头的镜头为水平视场角不小于180度，垂直视场角不小于140度的超广角鱼眼镜头。
在本申请的一种可选地实施例中，所述主机还用于对所述监视图像进行处理获得显示所述掘锚机四周情况的俯视监视图像，并通过所述显示屏显示。
本发明所提供的一种掘锚机的影像监测系统，包括在掘锚机上环绕掘锚机设置的多个夜视摄像头；和夜视摄像头相连接的主机；和主机相连接的显示屏；其中，夜视摄像头为防抖广角摄像头，且每个夜视摄像头和沿环绕掘锚机方向相邻的掘锚机的拍摄区域存在重合区域；夜视摄像头用于采集掘锚机四周的监视图像；主机用于识别监视图像中是否存在危险情况，若是，在则监视图像中标出存在危险情况的区域，并通过显示屏显示出标有危险情况区域的监视图像。
本申请中所提供的监视系统，包括多个设置在掘锚机上的多个夜视摄像头，通过该夜视摄像头既能够在煤矿巷道粉尘浓厚的环境中更清晰的拍摄监测图像，且该夜视摄像头为防抖广角摄像头，减小了掘锚机工作作业对图像拍摄产生的影像，并将该监测图像在显示屏中向工作人员显示并标注危险情况区域，以便工作人员能够及时的发现掘锚机周围的危险状况，提高掘锚机的作业安全性。
附图说明
为了更清楚的说明本发明实施例或现有技术的技术方案，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的介绍，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的附图。
图1为本申请实施例提供的掘锚机的影像监测系统的框架示意图。
具体实施方式
本发明的核心是提供一种掘锚机的影像监测系统，能够再一定程度上提升掘锚机的在煤矿巷道作业的安全性。
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。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。
如图1所示，图1为本申请实施例提供的掘锚机的影像监测系统的结构示意图，该掘锚机的影像监测系统可以包括：
在掘锚机1上环绕掘锚机1设置的多个夜视摄像头2；
和夜视摄像头2相连接的主机；和主机相连接的显示屏；
其中，夜视摄像头2为防抖广角摄像头，且每个夜视摄像头2和沿环绕掘锚机1方向相邻的掘锚机1的拍摄区域存在重合区域；
夜视摄像头2用于采集掘锚机1四周的监视图像；
主机用于识别监视图像中是否存在危险情况，若是，在则监视图像中标出存在危险情况的区域，并通过显示屏显示出标有危险情况区域的监视图像。
在煤矿巷道中，掘锚机1在工作作业过程中，会产生大量的灰尘，导致煤矿巷道内作业环境恶劣，可见度相对较低，如果在掘锚机1周围存在存在其他工作人员走动，且进入到掘锚机1的危险区域内，掘锚机1的操作人员是难以察觉的，这就很可能在掘锚机1工作过程中产生作业事故。为此，本申请中在掘锚机1上设置夜视摄像头2，能够适应煤矿巷道粉尘较多的恶劣环境拍摄。
可选地，该夜视摄像头2上还可以进一步地设置防护罩，而该夜视摄像头内置于该防护罩中，避免夜视摄像头上覆盖粉尘，影响夜视摄像头的使用寿命和拍摄效果。
该防护罩可以包括金属盒体，设置在金属盒体上的通光孔，覆盖在通光孔上的透光板；夜视摄像头2的镜头正对通光孔。由此夜视摄像头2可以透过该通光孔的透光板拍摄掘锚机1四周的监测图像。
为了避免防护罩对夜视摄像头2拍摄监测图像的视场角产生影响，该防护罩的轮廓形状可以尽可能的接近夜视摄像头2的形状轮廓，且夜视摄像头2的镜头可以直接贴近透光板，且金属盒体的通光孔也应当大于夜视摄像头的镜头直径大小，进而保证夜视摄像头2拍摄监视图像的视场角不因防护罩而减小。
进一步地，因为掘锚机1的作业环境中粉尘较多，可能会导致防护罩上的透光板随着使用过程的延长而被粉尘覆盖，进而影响夜视摄像头拍摄清晰完整的监测图像。
还可以进一步地设置除尘装置，用于对防护罩的外表面的灰尘进行清洁，进而保证防护罩的透光板的透光效果。
该除尘装置可以包括喷水装置，通过该喷水装置周期性的向防护罩外表面喷水，进而清除防护罩表面附着的粉尘。因为喷水装置不能够一直持续的向防护罩表面喷水，但是在每次喷水除尘结束之后，防护罩表面还是湿润状态，而湿润状态的防护罩是更容易粘接附着粉尘的。为此，在本申请的另一可选地实施例中，除尘装置还可以包括干燥装置，例如可以是风险风扇，在喷水装置向防护罩喷水清洁完成后，可以启动风扇将该防护罩的表面迅速吹干，还可以是干燥布，可以通过小型驱动机驱动该干燥布在每次喷水除尘后，对透光板进行擦拭，以便透光板表面保持干燥状态，从而减少粉尘在防护罩的透光板上附着。
考虑掘锚机1在作业过程中需要不停的向前前行作业，掘锚机1本身存在较为剧烈的振动，夜视摄像头2可以采用防抖摄像头，进而提升夜视摄像头2拍摄图像的清晰度。
可选地，为了进一步地提高夜视摄像头2的拍摄效果，还可以将该夜视摄像头2通过减震装置安装在掘锚机上，那么在掘锚机1作业过程中，该减震装置也就可以在一定程度上减缓夜视摄像头2的振动，提升夜视摄像头2的拍摄效果。
该减震装置采用市面上常见的减震器即可，对此，本申请中不做具体限制。
因为掘锚机1作业过程中，距离掘锚机1一定距离内的范围都是不允许工作人员进入的危险区域，为了保证掘锚机1作业过程中的安全性，本实施例中再掘锚机1上设置多个夜视摄像头2，使得各个夜视摄像头2可以实现环绕掘锚机1一周360度无死角拍摄。
例如，该夜视摄像头2可以采用超广角鱼眼镜头，该夜视摄像头2的水平方向上的视场角不小于180度，而垂直方向的视场角不小于140度。
当然，超广角鱼眼镜头尽管存在视场角较大拍摄范围大的优点，但是其拍摄的图像也存在较为严重的畸变。由于本实施例中采用超广角鱼眼镜头，夜视摄像头2的成像平面上采集的图像会产生桶型畸变，“中间大四周小”，使真实空间坐标系内的直线在图像中产生弯曲，对图像拼接效果产生严重误差，因此主机在进行监测图像处理时可以利用下式对图像进行畸变校正：
Figure BDA0002945754470000051
其中，(x，y)是图像中校正前畸变成像点的成像位置，(xc,yc)是该图像中成像点校正后的成像位置，k1和k2是镜头的径向畸变参数，可以通过预先进行相机标定获得。
在掘锚机1上可以布置不少于4个夜视摄像头，以4各夜视摄像头为例，各个夜视摄像头2设置在同一水平面上，具体高度可以基于和掘锚机1顶部平面基本持平。4个夜视摄像头2可以分别正对掘锚机1的前、后、左、右四个不同的方向设置，从而更清晰的拍摄环绕掘锚机1一周的环境监测图像。因为每个夜视摄像头2的水平方向视场角均不小于180度，因此各个夜视摄像头2拍摄的监视图像之间也就存在重叠区域，由此可以将各个夜视摄像头2的监视图像进行拼接，进而获得该掘锚机1一周的监测图像。
为了更方便掘锚机1操作人员观看监测图像，更直观清晰的了解掘锚机1周围的状况，可以通过主机将各个夜视摄像头2拍摄的监视图像进行拼接处理，获得该掘锚机1的俯视监视图像，并通过显示屏进行显示。
掘锚机1车身四周夜视摄像头2由于安装位置的局限性，夜视摄像头2的光轴与地面存在一定夹角，无法直接拍摄到俯视图的画面，采集的图像有明显的透视形变，为了消除这种形变，获取四周的俯视图像，必须对采集的图像进行逆透视变换。
主机可以基于摄像模型的逆透视方法，只需要获取相关夜视摄像头模型参数和原图像即可进行逆透视变换，如下式所示：
Figure BDA0002945754470000061
其中(x，y)为成像物点在世界坐标系坐标，(u，v)为成像物点点在成像平面坐标系中的成像坐标，夜视摄像头2在世界坐标系中的位置坐标默认为(0，0，h)，2α和2β为夜视摄像头2拍摄成像物点在垂直方向和水平方向的视场角，θ为夜视摄像头2的安装俯仰角，m和n表示图像的宽和高。经过坐标变换后的新矩阵坐标点都是浮点型坐标，而数字图像中只有整数点坐标可以赋予像素值，因此还需要对浮点坐标进行插值处理，具体地可以采用采用双线性插值法。
主机在对各个夜视摄像头2的原始图像信号处理之后，已经得到了掘锚机1前后左右四幅俯视图，相邻夜视摄像头2对应的俯视图存在一定的重叠区域。可以通过在两幅俯视图的重叠区域选取标定点，并分别找到标定点在两幅俯视图中的坐标，从而确定两幅俯视图的尺度空间关系，然后进行适当的拉伸旋转变换，统一俯视图尺度，再选择一条合适的俯视图拼接接缝，对相邻两幅俯视图进行拼接，最终获得一幅完整的掘锚机四周俯视图像。
俯视图初步拼接完成后，由于重叠区域的光照强度、镜头参数等因素的差异，会造成不同俯视图之间亮度、色彩存在差异，使全景图像具有明显的拼接痕迹，因此需要对初步拼接后的俯视图进行图像融合处理。
当采集俯视图亮度差距明显时，最终的拼接俯视图会出现光照亮度不均匀的现象，甚至会对俯视图配准的过程产生影响，因此在拼接前对四幅俯视图利用
Figure BDA0002945754470000071
进行Gamma校正，修正亮度不均的情况，其中Iout是输出俯视图的灰度值，
Figure BDA0002945754470000072
是输入俯视图的灰度值，γ是Gamma校正的系数，通过选择合适的γ值，使待拼接俯视图的亮度趋于一致。进一步的，对拼接后的全景俯视图的色彩和对比度进行校正，得到良好的图像融合效果，使驾驶员能清楚直观的观察到掘锚机1车身周围的环境俯视图，减少了掘锚机1工作时因视野受限带来的安全隐患。
当然，该主机还可以通过图像识别技术识别出监测图像中是否存在危险情况区域，例如，在掘锚机1作业的危险禁区出现人员走动，则立即在该全景俯视图中圈出，以提示掘锚机1的操作人员注意。
需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。另外，本申请实施例提供的上述技术方案中与现有技术中对应技术方案实现原理一致的部分并未详细说明，以免过多赘述。
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。

Claims (8)

1.一种掘锚机的影像监测系统，其特征在于，包括在掘锚机上环绕所述掘锚机设置的多个夜视摄像头；和所述夜视摄像头相连接的主机；和所述主机相连接的显示屏；其中，所述夜视摄像头为防抖广角摄像头，且每个所述夜视摄像头和沿环绕所述掘锚机方向相邻的掘锚机的拍摄区域存在重合区域；
所述夜视摄像头用于采集所述掘锚机四周的监视图像；
所述主机用于识别所述监视图像中是否存在危险情况，若是，在则所述监视图像中标出存在危险情况的区域，并通过所述显示屏显示出标有危险情况区域的监视图像。
2.如权利要求1所述的掘锚机的影像监测系统，其特征在于，所述夜视摄像头通过减震装置固定安装在所述掘锚机上。
3.如权利要求1所述的掘锚机的影像监测系统，其特征在于，还包括防护罩，其中，所述夜视摄像头设置在所述防护罩内。
4.如权利要求3所述的掘锚机的影像监测系统，其特征在于，所述防护罩包括金属盒体，设置在所述金属盒体上的通光孔，覆盖在所述通光孔上的透光板；所述夜视摄像头的镜头正对所述通光孔。
5.如权利要求4所述的掘锚机的影像监测系统，其特征在于，还包括除尘装置，用于清洁所述防护罩外表面。
6.如权利要求5所述的掘锚机的影像监测系统，其特征在于，所述除尘装置包括喷水装置和风扇；所述喷水装置用于向所述防护罩外表面喷水清洁；所述风扇用于在所述防护罩外表面被清洗之后，向所述防护罩的所述透光板吹风，以便所述透光板表面保持干燥状态。
7.如权利要求1所述的掘锚机的影像监测系统，其特征在于，所述夜视摄像头的数量不少于4个，且每个所述夜视摄像头的镜头为水平视场角不小于180度，垂直视场角不小于140度的超广角鱼眼镜头。
8.如权利要求7所述的掘锚机的影像监测系统，其特征在于，所述主机还用于对所述监视图像进行处理获得显示所述掘锚机四周情况的俯视监视图像，并通过所述显示屏显示。
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Application publication date: 20210611