CN118101905A - 基于图像识别的自动跟机方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及跟机领域，尤其涉及一种基于图像识别的自动跟机方法，包括：标记采煤机跟机点；基于采煤机运行参数初步确定跟机点运动轨迹和跟机参数；分别启动所述采煤机和各所述摄像仪以生成跟机图像；将初始生成的跟机图像中的采煤机跟机点固定为跟机原点；基于跟机原点构建跟机坐标系；根据采集的跟机图像中标记的采煤机跟机点与所述跟机原点之间的偏差距离判定单个摄像仪生成的跟机图像是否符合预设标准；将符合预设标准的根据图像发送至显示器。优化了采煤机跟机画面，保证了自动跟机的准确性。
Description
技术领域
本发明涉及跟机领域，尤其涉及一种基于图像识别的自动跟机方法。
背景技术
随着矿井工业以太网和电子、信息处理技术的发展，数字视频远程可视化实时监控有形象直观、实时性可视化特点，在矿井监控中得到大量应用。在综采工作面的低照度、多粉尘、强震动等恶劣环境，通过远程视频监控对工况环境进行实时重现，对综采面“三机”的运行状态进行直观监视。
若采用固定摄像仪或摄像头的视场范围有限，无法覆盖整个区域的视场范围，同时无法实现对移动的采煤机的采煤过程的全程跟踪监控，也有通过在摄像仪后面安装云台控制系统，例如中国专利公开号：CN117579777A，公开了一种煤矿回采工作面跟机视频动态切换方法、装置和系统，其通过摄像仪后面安装云台控制系统通过计算空间距离确定云台控制系统，从而让摄像仪随即旋转到滚筒所在位置，但是由于井下震动、设备的移动、设备的老化等，容易造成距离的计算出现偏差，导致挖煤机的工作面的跟机画面出现采集位置偏移或无法采集到跟机画面。
发明内容
为此，本发明提供一种基于图像识别的自动跟机方法，用以克服现有技术中因井下振动、设备的移动、设备的老化等造成的导致挖煤机的工作面的跟机画面出现采集位置偏移的问题。
为实现上述目的，本发明提供一种基于图像识别的自动跟机方法，包括：
标记采煤机跟机点；
基于采煤机运行参数初步确定跟机点运动轨迹和跟机参数，所述跟机参数包括各摄像仪之间的切换节点、各摄像仪的跟机转速，各摄像仪的跟机起始角度以及各摄像仪的跟机终止角度；
分别启动所述采煤机和各所述摄像仪以生成跟机图像；
将初始生成的跟机图像中的采煤机跟机点固定为跟机原点；
基于跟机原点构建跟机坐标系，并将构建的跟机坐标系中的第一象限和第四象限标记为正轴象限，将跟机坐标系中的第二象限和第三象限标记为负轴象限；
根据采集的跟机图像中标记的采煤机跟机点与所述跟机原点之间的偏差距离判定单个摄像仪生成的跟机图像是否符合预设标准；
将符合预设标准的根据图像发送至显示器。
进一步地，基于所述偏差距离初步判定单个摄像仪生成的跟机图像不符合预设标准时，根据预设时长内偏差距离的变化二次判定该摄像仪生成的跟机图像是否符合预设标准，或，判定不符合预设标准的原因为该摄像仪的切换节点不达标，并根据采煤机跟机点所处象限判定该摄像仪的跟机起始角度的调节方式。
进一步地，基于采煤机跟机点所处象限判定所述摄像仪的跟机起始角度的调节方式，其中，在所述采煤机跟机点处于负轴象限的条件下增大所述摄像仪的跟机起始角度，以及，在所述采煤机跟机点处于正轴象限的条件下增大所述摄像仪的跟机起始角度。
进一步地，所述跟机起始角度的增大幅度与偏差距离差值正相关，所述偏差距离差值为所述偏差距离与第二预设偏差距离的差值。
进一步地，基于根据预设时长内偏差距离的变化二次判定该摄像仪生成的跟机图像不符合预设标准时，确定不符合预设标准的原因为震动造成的位置偏移并发出对摄像机进行位置纠偏的警告，或，根据采煤机跟机点所处象限和煤炭粒度评价值确定不符合预设标准的原因并根据确定的原因判定对应优化策略。
进一步地，所述煤炭粒度评价值通过以下公式求得，
，
公式中，P为煤炭粒度评价值，为粒度评价系数，设定/>，/>为单个摄像仪在第t时刻采集的图像中煤炭的平均粒度，/>为预设平均粒度阈值。
进一步地，基于采煤机跟机点所处象限和煤炭粒度评价值判定单个摄像仪生成的跟机图像不符合预设标准的原因为摄像仪的跟机转速滞后，或，摄像仪的跟机转速超前，或，采煤机运行速度降低。
进一步地，基于采煤机跟机点所处象限和煤炭粒度评价值判定单个摄像仪生成的跟机图像不符合预设标准的原因的条件为：
在采煤机跟机点位于负轴象限的条件下判定不符合预设标准的原因为摄像仪的跟机转速滞后，
在采煤机跟机点位于正轴象限且所述煤炭粒度评价值大于等于预设煤炭粒度评价值的条件下判定不符合预设标准的原因为摄像仪的跟机转速超前，
在采煤机跟机点位于正轴象限且所述煤炭粒度评价值小于预设煤炭粒度评价值的条件下判定不符合预设标准的原因为采煤机运行速度降低。
进一步地，基于确定的所述原因判定对应优化策略的过程，其中，
若摄像仪的跟机转速滞后，则增加摄像仪的跟机转速，
若摄像仪的跟机转速超前，则降低摄像仪的跟机转速，
若采煤机运行速度降低，则降低摄像仪的跟机转速。
进一步地，所述采煤机跟机点为采煤机的滚筒的中心。
与现有技术相比，本发明的有益效果在于，本发明通过采煤机运行参数初步确定跟机点运动轨迹和跟机参数后，通过构建跟机原点和跟机坐标系，通过实际的采煤机跟机点与所述跟机原点之间的偏差距离判定单个摄像仪生成的跟机图像是否符合预设标准，并在不符合预设标准时确定原因及对应调整的策略，本申请基于图像识别技术，智能化地发现和优化跟机参数，从而保证了自动跟机的准确性。
进一步地，本发明通过图像识别偏差距离，从而精准和快速地判定出摄像仪的跟机状态是否达标，实现了判定的快速响应。
进一步地，本发明判定摄像仪的切换节点不达标时，根据采煤机跟机点所处象限判定该摄像仪的跟机起始角度的调节方式，从而优化了画面的对中，保证了跟机目标画面的稳定性。
进一步地，本发明通过偏差距离差值，精准地调节摄像仪的跟机起始角度，从而保证跟机的精准度。
进一步地，本发明通过预设时长内偏差距离的变化二次判定摄像仪生成的跟机图像是否符合预设标准，从而更加精准地判定摄像仪的运行状态。
进一步地，本发明通过采煤的煤炭的平均粒度的变化与预设平均粒度阈值的比对，精准地表征了采煤过程中煤块的变化状态。
进一步地，通过煤块的变化状态和采煤机跟机点的位置精准地确定摄像仪和采煤机的运行不达标的原因，从而及时纠正摄像仪的跟机参数，从而保证了自动跟机的准确性，优化了采煤机跟机画面。
附图说明
图1为本发明实施例基于图像识别的自动跟机方法的流程图；
图2为本发明实施例采煤机自动跟机运行的结构示意图；
图3为本发明实施例跟机坐标系构建的示意图；
图4为本发明实施例判定单个摄像仪生成的跟机图像是否符合预设标准的流程图。
具体实施方式
为了使本发明的目的和优点更加清楚明白，下面结合实施例对本发明作进一步描述；应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本发明，并不用于限定本发明。
需要指出的是在本实施例中的数据均为通过本发明在进行本次跟机前三个月的历史运行数据以及对应的历史运行结果中综合分析评定得出。本领域的技术人员可以理解的是，本发明所述方法针对单项上述参数的确定方式可以为根据数据分布选取占比最高的数值作为预设标准参数、使用加权求和以将求得的数值作为预设标准参数、将各历史数据代入至特定公式并将利用该公式求得的数值作为预设标准参数或其他选取方式，只要满足本发明所述系统能够通过获取的数值明确界定单项判定过程中的不同特定情况即可。
下面参照附图来描述本发明的优选实施方式。本领域技术人员应当理解的是，这些实施方式仅仅用于解释本发明的技术原理，并非在限制本发明的保护范围。
请参阅图1、图2、图3以及图4所示，其分别为本发明实施例基于图像识别的自动跟机方法的流程图；本发明实施例采煤机自动跟机运行的结构示意图；本发明实施例跟机坐标系构建的示意图；本发明实施例判定单个摄像仪生成的跟机图像是否符合预设标准的流程图。
本发明实施例基于图像识别的自动跟机方法，包括：
步骤S1，标记采煤机跟机点；
步骤S2，基于采煤机运行参数初步确定跟机点运动轨迹和跟机参数，所述跟机参数包括各摄像仪之间的切换节点、各摄像仪的跟机转速，各摄像仪的跟机起始角度以及各摄像仪的跟机终止角度；
步骤S3，分别启动所述采煤机和各所述摄像仪以生成跟机图像；
步骤S4，将初始生成的跟机图像中的采煤机跟机点固定为跟机原点；
步骤S5，基于跟机原点构建跟机坐标系，并将构建的跟机坐标系中的第一象限和第四象限标记为正轴象限，将跟机坐标系中的第二象限和第三象限标记为负轴象限；
步骤S6，根据采集的跟机图像中标记的采煤机跟机点与所述跟机原点之间的偏差距离判定单个摄像仪生成的跟机图像是否符合预设标准；
步骤S7，将符合预设标准的根据图像发送至显示器。
请参阅图2，具体而言，采煤机和摄像仪的位置关系如图所示，可以理解的是，沿采煤机运动方向，开始采集的角度为跟机起始角度，结束采集的角度为跟机终止角度，例如采煤机运动方向向左，则跟机起始角度为α1，跟机终止角度为α2。
请参阅图3，具体而言，固定的所述跟机原点为点1，以跟机原点为原点构建直角坐标系。
请继续参阅图3，具体而言，偏差距离为L所示。
请参阅图4，具体而言，基于所述偏差距离初步判定单个摄像仪生成的跟机图像是否符合预设标准，其中，
若所述偏差距离小于第一预设偏差距离，则初步判定单个摄像仪生成的跟机图像符合预设标准，并继续判定下一个摄像仪生成的跟机图像是否符合预设标准，设定第一预设偏差距离为5.00mm；
若所述偏差距离大于等于所述第一预设偏差距离且小于第二预设偏差距离，则初步判定单个摄像仪生成的跟机图像不符合预设标准，并根据预设时长内偏差距离的变化二次判定该摄像仪生成的跟机图像是否符合预设标准，设定第二预设偏差距离为14.00mm；
若所述偏差距离大于等于所述第二预设偏差距离，则初步判定单个摄像仪生成的跟机图像不符合预设标准且不符合预设标准的原因为该摄像仪的切换节点不达标，并根据采煤机跟机点所处象限判定该摄像仪的跟机起始角度的调节方式。
具体而言，基于采煤机跟机点所处象限判定所述摄像仪的跟机起始角度的调节方式，其中，在所述采煤机跟机点处于负轴象限的条件下增大所述摄像仪的跟机起始角度，以及，在所述采煤机跟机点处于正轴象限的条件下增大所述摄像仪的跟机起始角度。
具体而言，所述跟机起始角度的增大幅度与偏差距离差值正相关，所述偏差距离差值为所述偏差距离与所述第二预设偏差距离的差值，即所述偏差距离减去第二预设偏差距离的值为偏差距离差值，可以理解的是偏差距离差值越大，则跟机起始角度的增大幅度越大。
具体而言，基于根据预设时长1.2s内偏差距离的变化二次判定该摄像仪生成的跟机图像是否符合预设标准，其中，
若偏差距离变小，则二次判定单个摄像仪生成的跟机图像符合预设标准，并继续判定下一个摄像仪生成的跟机图像是否符合预设标准；
若偏差距离不变，则二次判定单个摄像仪生成的跟机图像不符合预设标准且不符合预设标准的原因为震动造成的位置偏移并发出对摄像机进行位置纠偏的警告；
若偏差距离变大，则二次判定单个摄像仪生成的跟机图像不符合预设标准，根据采煤机跟机点所处象限和煤炭粒度评价值确定不符合预设标准的原因并根据确定的原因判定对应优化策略。
具体而言，所述煤炭粒度评价值通过以下公式求得，
，
公式中，P为煤炭粒度评价值，为粒度评价系数，设定/>，/>为单个摄像仪在第t时刻采集的图像中煤炭的平均粒度，/>为预设平均粒度阈值，设定/>，可以理解的是，采集的图像中煤炭的平均粒度为图像中煤块的平均直径，通过采集的图像确定。
具体而言，基于采煤机跟机点所处象限和煤炭粒度评价值判定单个摄像仪生成的跟机图像不符合预设标准的原因为摄像仪的跟机转速滞后，或，摄像仪的跟机转速超前，或，采煤机运行速度降低。
具体而言，基于采煤机跟机点所处象限和煤炭粒度评价值判定单个摄像仪生成的跟机图像不符合预设标准的原因的条件为：
在采煤机跟机点位于负轴象限的条件下判定不符合预设标准的原因为摄像仪的跟机转速滞后，
在采煤机跟机点位于正轴象限且所述煤炭粒度评价值大于等于预设煤炭粒度评价值的条件下判定不符合预设标准的原因为摄像仪的跟机转速超前，
在采煤机跟机点位于正轴象限且所述煤炭粒度评价值小于预设煤炭粒度评价值的条件下判定不符合预设标准的原因为采煤机运行速度降低；
设定预设煤炭粒度评价值为0.45。
具体而言，基于确定的所述原因判定对应优化策略的过程，其中，
若摄像仪的跟机转速滞后，则增加摄像仪的跟机转速，
若摄像仪的跟机转速超前，则降低摄像仪的跟机转速，
若采煤机运行速度降低，则降低摄像仪的跟机转速。
具体而言，所述采煤机跟机点为采煤机的滚筒的中心。
至此，已经结合附图所示的优选实施方式描述了本发明的技术方案，但是，本领域技术人员容易理解的是，本发明的保护范围显然不局限于这些具体实施方式。在不偏离本发明的原理的前提下，本领域技术人员可以对相关技术特征做出等同的更改或替换，这些更改或替换之后的技术方案都将落入本发明的保护范围之内。
以上所述仅为本发明的优选实施例，并不用于限制本发明；对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。 凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种基于图像识别的自动跟机方法，其特征在于，包括：
标记采煤机跟机点；
基于采煤机运行参数初步确定跟机点运动轨迹和跟机参数，所述跟机参数包括各摄像仪之间的切换节点、各摄像仪的跟机转速，各摄像仪的跟机起始角度以及各摄像仪的跟机终止角度；
分别启动所述采煤机和各所述摄像仪以生成跟机图像；
将初始生成的跟机图像中的采煤机跟机点固定为跟机原点；
基于跟机原点构建跟机坐标系，并将构建的跟机坐标系中的第一象限和第四象限标记为正轴象限，将跟机坐标系中的第二象限和第三象限标记为负轴象限；
根据采集的跟机图像中标记的采煤机跟机点与所述跟机原点之间的偏差距离判定单个摄像仪生成的跟机图像是否符合预设标准；
将符合预设标准的根据图像发送至显示器。
2.根据权利要求1所述的一种基于图像识别的自动跟机方法，其特征在于，基于所述偏差距离初步判定单个摄像仪生成的跟机图像不符合预设标准时，根据预设时长内偏差距离的变化二次判定该摄像仪生成的跟机图像是否符合预设标准，或，判定不符合预设标准的原因为该摄像仪的切换节点不达标，并根据采煤机跟机点所处象限判定该摄像仪的跟机起始角度的调节方式。
3.根据权利要求2所述的一种基于图像识别的自动跟机方法，其特征在于，基于采煤机跟机点所处象限判定所述摄像仪的跟机起始角度的调节方式，其中，在所述采煤机跟机点处于负轴象限的条件下增大所述摄像仪的跟机起始角度，以及，在所述采煤机跟机点处于正轴象限的条件下增大所述摄像仪的跟机起始角度。
4.根据权利要求3所述的一种基于图像识别的自动跟机方法，其特征在于，所述跟机起始角度的增大幅度与偏差距离差值正相关，所述偏差距离差值为所述偏差距离与第二预设偏差距离的差值。
5.根据权利要求4所述的一种基于图像识别的自动跟机方法，其特征在于，基于根据预设时长内偏差距离的变化二次判定该摄像仪生成的跟机图像不符合预设标准时，确定不符合预设标准的原因为震动造成的位置偏移并发出对摄像机进行位置纠偏的警告，或，根据采煤机跟机点所处象限和煤炭粒度评价值确定不符合预设标准的原因并根据确定的原因判定对应优化策略。
6.根据权利要求5所述的一种基于图像识别的自动跟机方法，其特征在于，所述煤炭粒度评价值通过以下公式求得，
，
公式中，P为煤炭粒度评价值，为粒度评价系数，设定/>，/>为单个摄像仪在第t时刻采集的图像中煤炭的平均粒度，/>为预设平均粒度阈值。
7.根据权利要求6所述的一种基于图像识别的自动跟机方法，其特征在于，基于采煤机跟机点所处象限和煤炭粒度评价值判定单个摄像仪生成的跟机图像不符合预设标准的原因为摄像仪的跟机转速滞后，或，摄像仪的跟机转速超前，或，采煤机运行速度降低。
8.根据权利要求7所述的一种基于图像识别的自动跟机方法，其特征在于，基于采煤机跟机点所处象限和煤炭粒度评价值判定单个摄像仪生成的跟机图像不符合预设标准的原因的条件为：
在采煤机跟机点位于负轴象限的条件下判定不符合预设标准的原因为摄像仪的跟机转速滞后，
在采煤机跟机点位于正轴象限且所述煤炭粒度评价值大于等于预设煤炭粒度评价值的条件下判定不符合预设标准的原因为摄像仪的跟机转速超前，
在采煤机跟机点位于正轴象限且所述煤炭粒度评价值小于预设煤炭粒度评价值的条件下判定不符合预设标准的原因为采煤机运行速度降低。
9.根据权利要求8所述的一种基于图像识别的自动跟机方法，其特征在于，基于确定的所述原因判定对应优化策略的过程，其中，
若摄像仪的跟机转速滞后，则增加摄像仪的跟机转速，
若摄像仪的跟机转速超前，则降低摄像仪的跟机转速，
若采煤机运行速度降低，则降低摄像仪的跟机转速。
10.根据权利要求9所述的一种基于图像识别的自动跟机方法，其特征在于，所述采煤机跟机点为采煤机的滚筒的中心。
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| 韩伟;赵金升;陈坤鹏;黄玉冬;丁少华;邓明亮;: "视频跟机切换系统在采煤工作面综合自动化中的应用", 山东工业技术, no. 18, 15 September 2016 (2016-09-15) * |
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