CN116756107A - 一种用于煤矿煤场的红外与激光扫描图形控制器及其控制方法 - Google Patents

Abstract

一种用于煤矿煤场的红外与激光扫描图形控制器及其控制方法，系统包括：红外图像采集及获取模块：采集、获取堆料场图像以及对应的坐标信息；图像预处理模块：对堆料场图像进行预处理；图像视频、音频压缩模块：对预处理后的堆料场图像进行压缩，得到压缩后的堆料场图像数据；坐标配对模块：将采集到的坐标信息和压缩后的堆料场图像数据进行配对，得到压缩后的堆料场图像信息；通讯系统：将压缩后的堆料场图像信息传递给平台系统；平台系统：接收和储存通讯系统传递的压缩后的堆料场图像信息；方法是一种用于煤矿煤场的红外与激光扫描图形控制器的应用；本发明具有图像传输效率高，后台存储压力小、操作简单、图像清晰度高的特点。

Description

一种用于煤矿煤场的红外与激光扫描图形控制器及其控制 方法

技术领域

本发明涉及计算机视觉和图像处理技术领域，具体涉及一种用于煤矿煤场的红外与激光扫描图形控制器及其控制方法。

背景技术

煤料是煤场的重要组成部分，是煤场重要的资源。对于大型的煤场来说，燃煤的存量安全和管理问题是个非常严肃的问题。目前，煤矿煤场中用来监控堆取料机采用的方式主要为红外摄像头和可见光摄像头监控设备，具体为将红外摄像头和可见光摄像头布置到堆料场，再用线缆将红外摄像头和可见光摄像头连接到煤场的信息处理中心，此种方式的图像经过采集后原样传输到信息中心，图像内容并不都是需要的内容，图像传输和后台存储给应用服务器带来负担，因此具有图像传输效率低，后台存储的压力大的缺点。

公开号为[CN113658327A]的发明，提出了一种煤矿三维模型数据的轻量化方法和装置，其中，方法包括：对煤矿三维模型数据进行分块处理，以获取多个原数据块；对每个原数据块进行三角面简化处理及纹理多级渐远处理，以获取处理后的第一数据块；对每个第一数据块进行纹理合并和几何合并，以获取处理后的第二数据块；对每个第二数据块进行纹理压缩和几何压缩，以获取处理后的第三数据块；由于对数据进行分块处理并分别压缩，因此具有操作复杂、压缩后会损坏视频、音频清晰度的缺点。

发明内容

为了克服上述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种用于煤矿煤场的红外与激光扫描图形控制器及其控制方法，通过将红外图像采集及获取模块、图像预处理模块、图像视频、音频压缩模块和坐标配对模块相结合，得到压缩后的堆料场图像信息，具有图像传输效率高，后台存储压力小、操作简单、图像清晰度高的特点。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案是：

一种用于煤矿煤场的红外与激光扫描图形控制器，包括

红外图像采集及获取模块：用于采集、获取采集到的堆料场图像以及对应的坐标信息；

图像预处理模块：用于对红外图像采集及获取模块采集到的堆料场图像进行预处理；

图像视频、音频压缩模块：用于对图像预处理模块预处理后的堆料场图像进行压缩，得到压缩后的堆料场图像数据；

坐标配对模块：用于将红外图像采集及获取模块采集到的坐标信息和图像视频、音频压缩模块压缩后的堆料场图像数据进行配对，得到压缩后的堆料场图像信息；

通讯系统：用于将压缩后的堆料场图像信息传递给平台系统；

平台系统：用于接收和储存通讯系统传递的压缩后的堆料场图像信息。

所述的红外图像采集及获取模块，包括：

红外图像采集模块：用于采集视频监控探头采集到的堆料场图像；

红外图像获取模块：用于获取红外图像采集模块采集的堆料场图像。

所述的图像预处理模块，包括：

红外图像拼接模块：用于将红外图像获取模块获取的堆料场图像进行特征提取，提取出图像的主要轮廓特征，将轮廓特征进行拼接，得到特征提取后的堆料场图像；

图像修正模块：用于将红外图像拼接模块获的特征提取后的堆料场图像进行失真和大小修正，得到修正后的堆料场图像；

图像处理模块：用于将图像修正模块得到的修正后的堆料场图像，通过取样和量化将图像变换为适合计算机处理的数字形式，得到堆料场图像信息。

图像视频、音频压缩模块，包括：

音频分配模块：用于接收图像处理模块得到的堆料场图像信息，分离获取堆料场图像信息中的音频文件信息；

视频信号源模块：用于接收图像处理模块得到的堆料场图像信息，分离获取堆料场图像信息中的视频文件信息；

音频矩阵：用于将音频分配模块得到的音频文件信息进行压缩，得到压缩后的音频文件信息；

视频矩阵：用于将视频信号源模块得到的视频文件信息进行压缩，得到压缩后的视频文件信息；

拼接处理模块：用于将音频矩阵压缩后的音频文件信息以及视频矩阵压缩后的视频文件信息进行拼接，得到压缩后的堆料场图像数据。

一种用于煤矿煤场的红外与激光扫描图形控制方法，包括以下步骤：

步骤1：通过红外图像采集及获取模块采集、获取采集到的堆料场图像以及对应的坐标信息；

步骤2：通过图像预处理模块对步骤1采集、获取到的堆料场图像进行预处理；

步骤3：通过图像视频、音频压缩模块对步骤2得到的预处理的堆料场图像进行压缩，得到压缩后的堆料场图像数据；

步骤4：通过坐标配对模块对步骤1得到的坐标信息和步骤3得到的压缩后的堆料场图像数据进行配对，得到压缩后的堆料场图像信息；

步骤5：通过通讯系统将步骤4得到的压缩后的堆料场图像信息传递给平台系统；

步骤6：平台系统对接收的压缩后的堆料场图像信息进行储存。

所述步骤2的过程具体为：

步骤2.1：通过红外图像拼接模块将步骤1得到的堆料场图像进行特征提取，提取出图像的主要轮廓特征，将轮廓特征进行拼接，得到特征提取后的堆料场图像；

步骤2.2：通过图像修正模块将步骤2.1得到的特征提取后的堆料场图像进行失真和大小修正，得到修正后的堆料场图像；

步骤2.3：通过图像处理模块将步骤2.2得到的修正后的堆料场图像，通过取样和量化将图像变换为适合计算机处理的数字形式，得到堆料场图像信息。

所述步骤3的具体过程为：

步骤3.1：通过音频分配模块将步骤2.3得到的堆料场图像信息分离，获取堆料场图像信息中的音频文件信息；

步骤3.2：通过视频信号源模块将步骤2.3得到的堆料场图像信息分离，获取堆料场图像信息中的视频文件信息；

步骤3.3：通过音频矩阵将步骤3.1得到的音频文件信息进行压缩，得到压缩后的音频文件信息；

步骤3.4：通过视频矩阵将步骤3.2得到的视频文件信息进行压缩，得到压缩后的视频文件信息；

步骤3.5：通过拼接处理模块将步骤3.3得到的压缩后的音频文件信息以及步骤3.4得到的压缩后的视频文件信息进行拼接，得到压缩后的堆料场图像数据。

相对于现有技术，本发明的有益效果在于：

1.本发明通过设置图像修正模块，因此可以保证压缩后图像的清晰度，使其最大程度接近真实图像。

2.本发明通过设置图像处理模块与图像视频、音频压缩模块相结合，因此可以在压缩减少存储空间的同时保证了图像的清晰度，

3.本发明通过设置红外图像采集模块、红外图像获取模块、图像修正模块、图像处理模块、音频矩阵、视频矩阵和拼接处理模块相结合，可实现煤场堆取料图像数据采集图像的拼接处理，将拼接图像传输到信息平台，来达到堆取料远程监测控制效果。

4.本发明采用模块化设计，使得有利于产品升级，更换模块的话只需更换对应的模块，操作方便、节省成本。

综上所述，本发明通过将红外图像采集及获取模块、图像预处理模块、图像视频、音频压缩模块和坐标配对模块相结合，因此具有图像传输效率高，后台存储压力小、操作简单、图像清晰度高的特点。

附图说明

图1是本发明的煤矿煤场的红外与激光扫描图形控制器的模块结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的结构原理和工作原理作详细叙述。

参见图1，一种用于煤矿煤场的红外与激光扫描图形控制器，包括

红外图像采集及获取模块：用于采集、获取采集到的堆料场图像以及对应的坐标信息；

图像预处理模块：用于对红外图像采集及获取模块采集到的堆料场图像进行预处理；

图像视频、音频压缩模块：用于对图像预处理模块预处理后的堆料场图像进行压缩，得到压缩后的堆料场图像数据；

坐标配对模块：用于将红外图像采集及获取模块采集到的坐标信息和图像视频、音频压缩模块压缩后的堆料场图像数据进行配对，得到压缩后的堆料场图像信息；

通讯系统：用于将压缩后的堆料场图像信息传递给平台系统；具有zigbee、GPS、串口、并口等多种通信方式；

平台系统：用于接收和储存通讯系统传递的压缩后的堆料场图像信息。

所述的红外图像采集及获取模块，包括：

红外图像采集模块：用于采集视频监控探头采集到的堆料场图像；采用绿联hdmi视频采集卡1080P/60H；

红外图像获取模块：用于获取红外图像采集模块采集的堆料场图像；采用200万像素，230mmx142.6mmx88.5mm红外图像获取采集仪；

所述的图像预处理模块，包括：

红外图像拼接模块：用于将红外图像获取模块获取的堆料场图像进行特征提取，提取出图像的主要轮廓特征，将轮廓特征进行拼接，将轮廓特征进行拼接，拼接成30*30*30大小的图像尺寸，并具有3D和2D两种模式；得到特征提取后的堆料场图像；

图像修正模块：用于将红外图像拼接模块获得的特征提取后的堆料场图像进行失真和大小修正，得到修正后的堆料场图像；对失真图像进行的复原性处理，引起图像失真的原因有：成象系统的象差、畸变、带宽有限等造成的图象失真；由于成象器件拍摄姿态和扫描非线性引起的图象几何失真、运动模糊、辐射失真、引入噪声等造成的图像失真，图象修正的基本思路是，根据图像失真原因，建立相应的数学模型，从被污染或畸变的图象信号中提取所需要的信息，沿着使图象失真的逆过程恢复图象本来面貌，实际的复原过程是设计一个滤波器，使其能从失真图象中计算得到真实图象的估值，使其根据预先规定的误差准则，最大程度地接近真实图象；

图像处理模块：用于将图像修正模块得到的修正后的堆料场图像，通过取样和量化将图像变换为适合计算机处理的数字形式，得到堆料场图像信息；采用富泰尔24进32出，液晶屏拼接处理器，适用于转换、合成等图像处理(矩阵计算)使用的专用处理器，包括图片直方图、灰度图等的显示，图片修复，即指通过图像增强或复原，改进图片的质量。

图像视频、音频压缩模块，包括：

音频分配模块：用于接收图像处理模块得到的堆料场图像信息，分离获取堆料场图像信息中的音频文件信息；采用优越者(UNITEK)HDMI分配器一分八。

视频信号源模块：用于接收图像处理模块得到的堆料场图像信息，分离获取堆料场图像信息中的视频文件信息；采用SVG-203视频信号发生器。

音频矩阵：用于将音频分配模块得到的音频文件信息进行压缩，得到压缩后的音频文件信息；采用捷视通单卡四路高清混合矩阵，可为各种类型音视频信号转换为数字高清格式进行切换而设计的高性能智能数字矩阵开关设备，用于将各种VGA、CVBS、YPbPr、SDI、DVI等音视频输入信号同步或异步切换到SDI、DVI或HDMI输出通道中的任一通道上；

视频矩阵：用于将视频信号源模块得到的视频文件信息进行压缩，得到压缩后的视频文件信息；可为各种类型音视频信号转换为数字高清格式进行切换而设计的高性能智能数字矩阵开关设备，用于将各种VGA、CVBS、YPbPr、SDI、DVI等音视频输入信号同步或异步切换到SDI、DVI或HDMI输出通道中的任一通道上；

拼接处理模块：用于将音频矩阵压缩后的音频文件信息以及视频矩阵压缩后的视频文件信息进行拼接，得到压缩后的堆料场图像数据；该算法主要功能是把一路视频信号分割为多个显示单元，将分割后的显示单元信号输出到多个显示终端，并完成用多个显示屏拼接组成一个完整的图像，处理过程完全硬件化，不需要电脑和启动软件等操作，非常简便。

一种用于煤矿煤场的红外与激光扫描图形控制方法，包括以下步骤：

步骤1：通过红外图像采集及获取模块采集、获取采集到的堆料场图像以及对应的坐标信息；

步骤2：通过图像预处理模块对步骤1采集、获取到的堆料场图像进行预处理；

步骤3：通过图像视频、音频压缩模块对步骤2得到的预处理的堆料场图像进行压缩，得到压缩后的堆料场图像数据；

步骤4：通过坐标配对模块对步骤1得到的坐标信息和步骤3得到的压缩后的堆料场图像数据进行配对，得到压缩后的堆料场图像信息；

步骤5：通过通讯系统将步骤4得到的压缩后的堆料场图像信息传递给平台系统；

步骤6：平台系统对接收的压缩后的堆料场图像信息进行储存。

所述步骤2的过程具体为：

步骤2.1：通过红外图像拼接模块将步骤1得到的堆料场图像进行特征提取，提取出图像的主要轮廓特征，将轮廓特征进行拼接，得到特征提取后的堆料场图像；

步骤2.2：通过图像修正模块将步骤2.1得到的特征提取后的堆料场图像进行失真和大小修正，得到修正后的堆料场图像；

步骤2.3：通过图像处理模块将步骤2.2得到的修正后的堆料场图像，通过取样和量化将图像变换为适合计算机处理的数字形式，得到堆料场图像信息。

所述步骤3的具体过程为：

步骤3.1：通过音频分配模块将步骤2.3得到的堆料场图像信息分离，获取堆料场图像信息中的音频文件信息；

步骤3.2：通过视频信号源模块将步骤2.3得到的堆料场图像信息分离，获取堆料场图像信息中的视频文件信息；

步骤3.3：通过音频矩阵将步骤3.1得到的音频文件信息进行压缩，得到压缩后的音频文件信息；

步骤3.4：通过视频矩阵将步骤3.2得到的视频文件信息进行压缩，得到压缩后的视频文件信息；

步骤3.5：通过拼接处理模块将步骤3.3得到的压缩后的音频文件信息以及步骤3.4得到的压缩后的视频文件信息进行拼接，得到压缩后的堆料场图像数据。

Claims (7)

1.一种用于煤矿煤场的红外与激光扫描图形控制器，其特征在于，包括

红外图像采集及获取模块：用于采集、获取采集到的堆料场图像以及对应的坐标信息；

图像预处理模块：用于对红外图像采集及获取模块采集到的堆料场图像进行预处理；

图像视频、音频压缩模块：用于对图像预处理模块预处理后的堆料场图像进行压缩，得到压缩后的堆料场图像数据；

坐标配对模块：用于将红外图像采集及获取模块采集到的坐标信息和图像视频、音频压缩模块压缩后的堆料场图像数据进行配对，得到压缩后的堆料场图像信息；

通讯系统：用于将压缩后的堆料场图像信息传递给平台系统；

平台系统：用于接收和储存通讯系统传递的压缩后的堆料场图像信息。

2.根据权利要求1所述的一种用于煤矿煤场的红外与激光扫描图形控制器的，其特征在于，所述的红外图像采集及获取模块，包括：

红外图像采集模块：用于采集视频监控探头采集到的堆料场图像以及对应的坐标信息；

红外图像获取模块：用于获取红外图像采集模块采集的堆料场图像以及对应的坐标信息。

3.根据权利要求1所述的一种用于煤矿煤场的红外与激光扫描图形控制器的，其特征在于，所述的图像预处理模块，包括：

红外图像拼接模块：用于将红外图像获取模块获取的堆料场图像进行特征提取，提取出图像的主要轮廓特征，将轮廓特征进行拼接，得到特征提取后的堆料场图像；

图像修正模块：用于将红外图像拼接模块获得的特征提取后的堆料场图像进行失真和大小修正，得到修正后的堆料场图像；

图像处理模块：用于将图像修正模块得到的修正后的堆料场图像，通过取样和量化将图像变换为适合计算机处理的数字形式，得到堆料场图像信息。

4.根据权利要求1所述的一种用于煤矿煤场的红外与激光扫描图形控制器的，其特征在于，所述的图像视频、音频压缩模块，包括：

音频分配模块：用于接收图像处理模块得到的堆料场图像信息，分离获取堆料场图像信息中的音频文件信息；

视频信号源模块：用于接收图像处理模块得到的堆料场图像信息，分离获取堆料场图像信息中的视频文件信息；

音频矩阵：用于将音频分配模块得到的音频文件信息进行压缩，得到压缩后的音频文件信息；

视频矩阵：用于将视频信号源模块得到的视频文件信息进行压缩，得到压缩后的视频文件信息；

拼接处理模块：用于将音频矩阵压缩后的音频文件信息以及视频矩阵压缩后的视频文件信息进行拼接，得到压缩后的堆料场图像数据。

5.一种用于煤矿煤场的红外与激光扫描图形控制方法，包括以下步骤：

步骤1：通过红外图像采集及获取模块采集、获取采集到的堆料场图像以及对应的坐标信息；

步骤2：通过图像预处理模块对步骤1采集、获取到的堆料场图像进行预处理；

步骤3：通过图像视频、音频压缩模块对步骤2得到的预处理的堆料场图像进行压缩，得到压缩后的堆料场图像数据；

步骤4：通过坐标配对模块对步骤1得到的坐标信息和步骤3得到的压缩后的堆料场图像数据进行配对，得到压缩后的堆料场图像信息；

步骤5：通过通讯系统将步骤4得到的压缩后的堆料场图像信息传递给平台系统；

步骤6：平台系统对接收的压缩后的堆料场图像信息进行储存。

6.根据权利要求5所述的一种用于煤矿煤场的红外与激光扫描图形控制方法，其特征在于，所述步骤2的过程具体为：

步骤2.1：通过红外图像拼接模块将步骤1得到的堆料场图像进行特征提取，提取出图像的主要轮廓特征，将轮廓特征进行拼接，得到特征提取后的堆料场图像；

步骤2.2：通过图像修正模块将步骤2.1得到的特征提取后的堆料场图像进行失真和大小修正，得到修正后的堆料场图像；

步骤2.3：通过图像处理模块将步骤2.2得到的修正后的堆料场图像，通过取样和量化将图像变换为适合计算机处理的数字形式，得到堆料场图像信息。

7.根据权利要求5所述的一种用于煤矿煤场的红外与激光扫描图形控制方法，其特征在于，所述步骤3的具体过程为：

步骤3.1：通过音频分配模块将步骤2.3得到的堆料场图像信息分离，获取堆料场图像信息中的音频文件信息；

步骤3.2：通过视频信号源模块将步骤2.3得到的堆料场图像信息分离，获取堆料场图像信息中的视频文件信息；

步骤3.3：通过音频矩阵将步骤3.1得到的音频文件信息进行压缩，得到压缩后的音频文件信息；

步骤3.4：通过视频矩阵将步骤3.2得到的视频文件信息进行压缩，得到压缩后的视频文件信息；

步骤3.5：通过拼接处理模块将步骤3.3得到的压缩后的音频文件信息以及步骤3.4得到的压缩后的视频文件信息进行拼接，得到压缩后的堆料场图像数据。