CN113592858A - 一种煤流检测方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提出了一种煤流检测方法，包括：将激光光束扫射在带式输送机的横向截面上，在带式输送机的底部和两侧形成有颜色的光束，采集包含该有色光束的无负载的彩色的空载图片，将该空载图片进行图像处理，得到含有色光束的外轮廓形成的闭合区域，计算该空载的闭合区域面积；采集包含该有色光束在内的有负载的彩色的连续图片，对每幅图片进行图像处理，得到含有色光束的外轮廓形成的闭合区域，计算该载煤的闭合区域面积；通过闭合区域面积的差值计算此时的煤流面积；获取实际闭合区域与图像闭合区域的缩放比例，计算此时煤流的实际面积。本发明提高煤流检测的精准度和可靠性。

Description

一种煤流检测方法
技术领域
本发明涉及智能化煤炭开采技术领域，特别涉及一种煤流检测方法。
背景技术
带式输送机由于其自身优点，是煤矿、港口等生产领域重要的运输设备之一。带式输送机的操作和控制简单，但是其在轻负载或无负载或重负载时以固有速度运行，既浪费电能，又磨损设备。目前提出将变频技术应用于带式输送机中，根据实时负载调节带式输送机的速度，但是煤矿井下实际生产中煤量的输送是不均匀的，该技术应用难度很大。用于带式输送机的煤流监测方法有皮带秤、超声波测距仪等方法。皮带秤的接触式测量容易受到振动、张力、抖动、跑偏、磁场等因素的干扰，测量精度较低。超声波测距仪容易受到障碍物等因素的干扰，降低测量精度。
发明内容
为解决现有技术中带式输送机上的煤流检测精度的问题，本发明提出一种煤流检测方法。
本发明的技术方案是这样实现的：
一种煤流检测方法，包括：将激光光束扫射在带式输送机的横向截面上，在带式输送机的底部和两侧形成有颜色的光束，采集包含该有色光束的无负载的彩色的空载图片，将该空载图片进行图像处理，得到含有色光束的外轮廓形成的闭合区域，计算该空载的闭合区域面积；采集包含该有色光束在内的有负载的彩色的连续图片，对每幅图片进行图像处理，得到含有色光束的外轮廓形成的闭合区域，计算该载煤的闭合区域面积；通过闭合区域面积的差值计算此时的煤流面积；获取实际闭合区域与图像闭合区域的缩放比例，计算此时煤流的实际面积。
优选的是，根据采集连续图片的相邻图片间隔的带式输送机的输送距离，计算瞬时煤流体积，瞬时煤流体积的叠加计算带式输送机的实时煤流体积。
优选的是，对空载图片进行图像处理和对每幅图片进行图像处理的方式相同，具体处理方式为：提取目标图片的有色区域得到初始图像；将初始图像分别进行多次膨胀处理和多次腐蚀处理，得到平滑图像；处理平滑图像中不规则的连通区域，在相应的连通区域生成相应的标志位；根据标志位对所有连通区域进行二值化处理，得到二值化图像；对二值化图像的拖影进行处理，得到清晰图像，提取清晰图像的外轮廓。
优选的是，对二值化图像的拖影进行处理的方式为：在二值化图像上截取一个高度为H且宽度为W的包含二值化区域的图像，从宽度W的起始端遍历W，计算二值化区域对应的像素点的位置，在对应的W1处计算H1，当像素值为255时记录高为h1，依次类推h2，h3，h4 …hn，计算出W1对应的高度值H1=（h1+h2+h3+h4 … hn）/n；依次计算得到像素点(W1，H1)，(W2，H2)，(W3，H3) … (Wn，Hn)，将这些像素点连接得到包含平滑曲线的清晰图像。
优选的是，所述含有色光束的外轮廓形成的闭合区域的具体方式为：将外轮廓的左上角的端点和右上角的端点相连接，将外轮廓形成闭合区域。
优选的是，根据标志位对所有连通区域进行二值化处理的具体方式为：建立一个与平滑图像大小相同的纯黑图像，将平滑图像中连通区域生成的标志位填充在纯黑图像上相同的位置处，转换得到二值化图像。
本发明的有益效果为：本发明的煤流检测方法，先检测无负载时的有色光束的闭合区域面积，检测有负载时的有色光束的闭合区域面积，准确实时计算得到煤流面积，结合带式输送机运输的速度计算煤流的体积，经过缩放比例得到煤流的实际体积，能够实时计算煤流的瞬时体积，经过叠加计算煤流的体积，提高瞬时检测煤流的精度，提高可靠性，适应场景更加广泛，提高煤矿生产的自动化水平和生产效率。本发明的煤流检测方法，提高在途煤流的精确计算，确保带式输送机的安全高效运行。
附图说明
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性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明的煤流检测方法中的空载图片经过处理后的二值化图像；
图2为图1中的空载图片经过图像处理完成的外轮廓的闭合区域图像；
图3为本发明的煤流检测方法中的有负载的目标图片经过处理后的二值化图像；
图4为图3中的目标图片经过图像处理完成的外轮廓的闭合区域图像。
具体实施方式
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作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。
实施例：一种煤流检测方法，将激光光束扫射在带式输送机的横向截面上，在带式输送机的底部和两侧形成有颜色的光束，通过工业相机采集包含该有色光束的无负载的彩色的空载图片，将该空载图片进行图像处理，得到含有色光束的外轮廓形成的闭合区域，计算该空载的闭合区域面积A1；采集包含该有色光束在内的有负载的彩色的连续图片，对每幅图片进行图像处理，得到含有色光束的外轮廓形成的闭合区域，计算该载煤的闭合区域面积A2；通过闭合区域面积的差值计算此时的煤流面积A，A= A1- A2，获取实际闭合区域与图像闭合区域的缩放比例，获取带式输送机的空载的闭合区域的实际面积RA1，得知缩放比例A1/RA1，计算此时的煤流的实际面积RA，RA=（A1- A2）A1/RA1。根据采集连续图片的相邻图片间隔的带式输送机的输送距离，计算瞬时煤流体积，瞬时煤流体积的叠加计算带式输送机的实时煤流体积。输送距离间隔为D1、D2、D3…Dn，带式输送机的实时煤流体积V为：，k大于等于1。
对空载图片和每幅图片的图像处理方式相同。具体的处理方式为：提取目标图片的有色区域得到初始图像；将初始图像分别进行多次膨胀处理和多次腐蚀处理，得到平滑图像；处理平滑图像中不规则的连通区域，在相应的连通区域生成相应的标志位；根据标志位对所有连通区域进行二值化处理，得到二值化图像；对二值化图像的拖影进行处理，得到清晰图像，提取清晰图像的外轮廓。
空载图片经过处理后的二值化图像如图1所示，空载图片经过图像处理后的外轮廓的闭合区域如图2所示。同样的方式处理具有煤流的目标图片，有负载的目标图片经过处理后的二值化图像如图3所示，有负载的目标图片经过图像处理后的外轮廓的闭合区域如图4所示。
以绿色的激光光束为例进行说明：步骤一、将采集的包含有色光束在内的空载图片进行格式转换，由RGB像素格式转到HSV的彩色格式下；步骤二、在HSV的彩色格式下提取绿色区域，绿色区域：cv2.inRange(hsv，lower_green，upper_ green)，hsv指的是HSV格式的原图，lower_green指的是图像中低于lower_green的值，图像值变为0，upper_ green指的是图像中高于lower_green的值，图像值变为0，lower_green和upper_ green指的是绿色颜色区域，绿色颜色区域的范围为（[10，120，180]，[20，180，220]），提取的绿色区域的初始图像记作mask_green；步骤三、对提取到的初始图像mask_green进行多次膨胀，再多次腐蚀操作，得到平滑图像，cv2.connectedComponentsWithStats(mask_green, connectivity=4)，处理平滑图像中不规则的连通区域，在相应的连通区域生成相应的标志位；根据标志位对所有连通区域进行二值化处理，得到二值化图像；对二值化图像的拖影进行处理，得到清晰图像，提取清晰图像的外轮廓。
对二值化图像的拖影进行处理的方式为：在二值化图像上截取一个高度为H且宽度为W的包含二值化区域的图像，从宽度W的起始端遍历W，计算二值化区域对应的像素点的位置，即(W1，H1)，(W2，H2)，(W3，H3) … (Wn，Hn)，在对应的Wn处计算Hn。二值化图像的像素值为0和255，0为黑色区域，255为白色区域，在对应的W1处计算H1，当像素值为255时记录高为h1，依次类推h2，h3，h4 … hm，计算出W1对应的高度值H1=（h1+h2+h3+h4 … hm）/m。类推得到像素点 (W2，H2)，(W3，H3) … (Wn，Hn)，将这些像素点连接得到包含一条平滑曲线的清晰图像。
含有色光束的外轮廓形成的闭合区域的具体方式为：外轮廓的左上角的端点和右上角的端点相连接形成一个闭合区域。空载图片的含有色光束的外轮廓形成的闭合区域形成与每幅图片的含有色光束的外轮廓形成的闭合区域形成是相同的。
根据标志位对所有连通区域进行二值化处理的具体方式为：建立一个与平滑图像大小相同的纯黑图像，将平滑图像中连通区域生成的标志位填充在纯黑图像上相同的位置处，转换得到二值化图像。
提取清晰图像的外轮廓的具体方式为：利用函数cv2.findContours(img，cv2.RETR_EXTERNAL，cv2.CHAIN_APPROX_SIMPLE)进行提取，img为输入的清晰图像，cv2.RETR_EXTERNAL表示检测外轮廓，cv2.CHAIN_APPROX_SIMPLE压缩水平方向、垂直方向、对角线方向的元素，只保留该方向的终点坐标，比如一个矩形轮廓只需四个点来保存轮廓信息；contours函数返回的值，表示外轮廓本身。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种煤流检测方法，其特征在于，包括：将激光光束扫射在带式输送机的横向截面上，在带式输送机的底部和两侧形成有颜色的光束，采集包含该有色光束的无负载的彩色的空载图片，将该空载图片进行图像处理，得到含有色光束的外轮廓形成的闭合区域，计算该空载的闭合区域面积；采集包含该有色光束在内的有负载的彩色的连续图片，对每幅图片进行图像处理，得到含有色光束的外轮廓形成的闭合区域，计算该载煤的闭合区域面积；通过闭合区域面积的差值计算此时的煤流面积；获取实际闭合区域与图像闭合区域的缩放比例，计算此时煤流的实际面积。
2.根据权利要求1所述的煤流检测方法，其特征在于，根据采集连续图片的相邻图片间隔的带式输送机的输送距离，计算瞬时煤流体积，瞬时煤流体积的叠加计算带式输送机的实时煤流体积。
3.根据权利要求1所述的煤流检测方法，其特征在于，对空载图片进行图像处理和对每幅图片进行图像处理的方式相同，具体处理方式为：提取目标图片的有色区域得到初始图像；将初始图像分别进行多次膨胀处理和多次腐蚀处理，得到平滑图像；处理平滑图像中不规则的连通区域，在相应的连通区域生成相应的标志位；根据标志位对所有连通区域进行二值化处理，得到二值化图像；对二值化图像的拖影进行处理，得到清晰图像，提取清晰图像的外轮廓。
4.根据权利要求3所述的煤流检测方法，其特征在于，对二值化图像的拖影进行处理的方式为：在二值化图像上截取一个高度为H且宽度为W的包含二值化区域的图像，从宽度W的起始端遍历W，计算二值化区域对应的像素点的位置，在对应的W1处计算H1，当像素值为255时记录高为h1，依次类推h2，h3，h4 … hn，计算出W1对应的高度值H1=（h1+h2+h3+h4 … hn）/n；依次计算得到像素点(W1，H1)，(W2，H2)，(W3，H3) … (Wn，Hn)，将这些像素点连接得到包含平滑曲线的清晰图像。
5.根据权利要求3所述的煤流检测方法，其特征在于，所述含有色光束的外轮廓形成的闭合区域的具体方式为：将外轮廓的左上角的端点和右上角的端点相连接，将外轮廓形成闭合区域。
6.根据权利要求3所述的煤流检测方法，其特征在于，根据标志位对所有连通区域进行二值化处理的具体方式为：建立一个与平滑图像大小相同的纯黑图像，将平滑图像中连通区域生成的标志位填充在纯黑图像上相同的位置处，转换得到二值化图像。
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