一种对传输带上物料进行检测的视频分析方法及系统技术方案

本发明专利技术公开了一种对传输带上物料进行检测的视频分析方法及系统，可用于检测煤炭传输带上是否有煤炭。本发明专利技术的煤炭检测方法及系统是在数字摄像机作为传感器以及数字信号处理芯片的支持下实现的，通过视频采集数字视频，将采集的数字视频转换成多帧连续数字图像，将平面LBP纹理Adaboost分类器、连续多帧统计分析、动态LBP纹理支持向量机分类器等多种手段融合并用，最后得到被监控区域是否有物料的可靠的检测结果，实现了节电和延长设备使用寿命。具有较高的鲁棒性，具有极高的实用性。符合节能降耗，绿色发展的理念。

【技术实现步骤摘要】
一种对传输带上物料进行检测的视频分析方法及系统
本专利技术涉及视频检测方法，尤其是一种对传输带上物料进行检测的视频分析方法及系统。
技术介绍
当前，互联网+、工业4.0、人工智能蓬勃发展，传统工业领域也开始大量使用智能机器人来代替人工，提升工作效率，降低生产成本。带式输送机是矿山/港口/电厂等企业的主要运输设备，由于开采条件和生产环节的特殊性，无法保持带式输送机物料运量均匀，导致系统或单台带式输送机在负载较轻或无负载的状态下运行时间较长，不仅造成额定（或设定）转速下运行的电能浪费，而且也使带式输送机传动系统、转动部件、胶带形成无效磨损，同时缩短了设备使用寿命。现阶段带式输送机大部分使用了变频驱动，根据运输环节条件和运输量，虽定期进行了人工设定调速，但节能效果尚不明显。近年多家科研院所对带式输送机节能进行了大量的研究，利用给料机定量、电子称称重、红外线等方式检测运输量，并通过变频设备控制带速实现节能，但目前尚无有效、可靠的方案达到实时检测运输量变化、运输量分布，并利用变频设备真正实现智能调节带速的目的。另外，运输带式输送机的开启需要从末位皮带依次启动，当整个生产线的皮带整个启动完成时，概需要50分钟以上，在启动的整个过程中，先启动的皮带一直处于空转状态中，并且各个皮带的启动都需要安排工作人员进行。这种启动方式因为皮带空转导致电能的浪费，同时加大了人力成本。基于视频图像分析方法是一种新兴的传送带物料流量变化检测技术，该技术利用摄像机作为传感器连续拍摄监控区域形成现场视频并传输给主控处理器,运行在主控处理器中的智能视频图像分析算法将对输入的视频图像进行处理、分析、识别和统计，最终检测出传送带上物料的实时变化情况，并根据设定的规则控制变频器的功率调节变频电机转速实现节电和延长传送带各部件使用寿命的目的。
技术实现思路
本专利技术即是一种基于检测物料流量来直接实现调节电机转速实现节电的方法。本专利技术的目的是提供一种鲁棒性更好、可靠性更高的基于视频分析的物料检测方法及系统。一种基于视频分析的物料检测方法，本方法是在摄像机作为传感器以及数字信号处理芯片的支持下实现的，该方法包括以下步骤：S1：所述模拟或者数字摄像机连续拍摄指定区域采集数字视频，将采集视频转换成多帧连续的数字图像；S2：利用预先训练好的基于单帧LBP纹理分析的Adaboost分类器对所述图像进行检测,得到所述图像单帧包含物料流量的情况；S3：重复S2步骤,对连续多帧所述图像进行分析并综合结果，得到所述数字图像连续多帧包含物料流量的情况；S4：S3步骤得到所述图像连续多帧包含物料流量的情况，如果其中大多数所述图像包含物料，则初步判定所述监控区域包含物料，否则判定所述监控区域不包含物料；S5：如果S4步骤中初步判定所述监控区域包含物料，则使用基于立体LBP纹理分析的支持向量机分类器对所述连续多帧数字图像进行进一步的检测和分析，根据物料在皮带面上所占比例，最终判定所述监控区域包含物料多少；优选的，所述的摄像机利用CCD或者CMOS等模数转换芯片。优选的，所述摄像机架设的位置要确保能覆盖煤炭传送带的宽度，以及足够的面积。优选的，步骤S2中是利用预先训练好的基于单帧LBP纹理分析的Adaboost分类器对所述数字图像进行检测,得到所述数字图像单帧包含物料的情况。优选的，步骤S4中基于连续多帧分析包含煤炭的情况，如果其中大多数所述数字图像包含物料，则初步判定所述监控区域包含物料，否则判定所述监控区域不包含物料情况。优选的，步骤S5使用基于立体LBP纹理分析的支持向量机分类器对所述连续多帧数字图像进行进一步的检测和分析，根据物料在皮带面上所占比例，最终判定所述监控区域包含物料多少。一种基于视频分析的物料流量检测系统，其用于实施一种基于视频分析的物料检测方法，其包括视频采集模块：利用摄像机连续拍摄指定区域采集视频，将采集视频转换成多帧连续的数字图像；单帧分析模块：基于单帧LBP纹理Adaboost分类器进行单帧分析，初步分析物料的平面纹理，并快速过滤掉不存在煤炭的图像帧；多帧分析模块：对连续多帧所述数字图像进行分析，提升了单帧分析模块的分析精度，初步分析物料的立体情况，并快速过滤掉不存在物料的图像帧；增强分析模块：利用基于立体LBP纹理分析的支持向量机分类器进行最终的判别，提升判别结果可信度，增强算法的精度。优选的，所述的摄像机利用CCD或者CMOS等模数转换芯片。优选的，所述摄像机架设的位置要确保能覆盖物料传送带的宽度，以及足够的面积。优选的，步骤S2中是利用预先训练好的基于单帧LBP纹理分析的Adaboost分类器对所述数字图像进行检测,得到所述数字图像单帧包含物料流量的情况。优选的，步骤S4中基于连续多帧分析包含物料的情况，如果其中大多数所述数字图像包含物料，则初步判定所述监控区域包含物料，否则判定所述监控区域不包含物料。优选的，步骤S5使用基于立体LBP纹理分析的支持向量机分类器对所述连续多帧数字图像进行进一步的检测和分析，根据物料在皮带面上所占比例，最终判定所述监控区域包含物料多少。本专利技术的基于视频分析的物料检测方法及系统，可用于检测传输带上是否有物料。本专利技术的物料检测方法及系统是在摄像机作为传感器以及数字信号处理芯片的支持下实现的，通过视频采集数字视频，将采集的数字视频转换成多帧连续数字图像，将平面LBP纹理Adaboost分类器、连续多帧统计分析、动态LBP纹理支持向量机分类器等多种手段融合并用，最后得到被监控区域物料实时流量信息可靠的检测结果，实现了节电和延长设备使用寿命的目的，具有较高的鲁棒性，具有极高的实用性。具体实施方式需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。步骤1是利用摄像机作为传感器连续采集定点区域图像形成数字视频流作为信号源，摄像机利用CCD或者CMOS等模数转换芯片；摄像机架设的位置要确保能覆盖煤炭传送带的宽度，以及足够的面积。步骤2摄像机拍摄煤炭传送带时，是一帧接着一帧拍摄的，即我们是先看到单帧传送带图像，然后单帧图像经过串联成视频图像。因此，当我们准备组合单帧平面LBP分类器和多帧立体LBP分类器两个分类器进行煤炭检测时，将单帧平面LBP分类器作为前置分类器，用于快速过滤掉完全不含煤炭的图像帧，而将多帧立体LBP分类器作为后置分类器，用于精确检测物料流量。本专利技术使用Adaboost分类器训练单帧平面LBP分类器作为物料流量检测的前置分类器。本专利技术所述单帧平面LBP分类器应用基于局部二元模式(LBP)训练的Adaboost级联分类器来筛选检测包含物料的图像帧。Adaboost是一种迭代算法，其核心思想是针对同一个训练集训练不同的分类器（弱分类器），然后把这些弱分类器集合起来，构成一个更强的最终分类器（强分类器）。其算法本身是通过改变数据分布来实现的，它根据每次训练集之中每个样本的分类是否正确，以及上次的总体分类的准确率，来确定每个样本的权值。将修改过权值的新数据集送给下层分类器进行训练，最后将每次训练得到的分类器最后融合起来，作为最后的决策分类器。Adaboost训练过程如下：1.先通过对N个训练样本的学习得到第一个弱分类器；2.将分错的样本和其他的新数据一起构成一个新的N个的训练样本，通过对这个本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种对传输带上物料进行检测的视频分析方法，本方法是在摄像机作为传感器以及处理芯片的支持下实现的，其特征在于，该方法包括以下步骤：S1：所述摄像机连续拍摄指定区域采集视频，将采集视频转换成多帧连续的数字图像；S2：利用预先训练好的基于单帧LBP纹理分析的Adaboost分类器对所述数字图像进行检测,得到所述数字图像单帧包含物料的情况；S3：重复S2步骤,对连续多帧所述数字图像进行分析并综合结果，得到所述数字图像连续多帧包含物料的情况；S4：S3步骤得到所述数字图像连续多帧包含物料的情况，如果其中大多数所述数字图像包含物料，则初步判定所述监控区域包含物料，否则判定所述监控区域不包含物料；S5：如果S4步骤中初步判定所述监控区域包含物料，则使用基于立体LBP纹理分析的支持向量机分类器对所述连续多帧数字图像进行进一步的检测和分析，最终判定所述监控区域包物料。

【技术特征摘要】
1.一种对传输带上物料进行检测的视频分析方法，本方法是在摄像机作为传感器以及处理芯片的支持下实现的，其特征在于，该方法包括以下步骤：S1：所述摄像机连续拍摄指定区域采集视频，将采集视频转换成多帧连续的数字图像；S2：利用预先训练好的基于单帧LBP纹理分析的Adaboost分类器对所述数字图像进行检测,得到所述数字图像单帧包含物料的情况；S3：重复S2步骤,对连续多帧所述数字图像进行分析并综合结果，得到所述数字图像连续多帧包含物料的情况；S4：S3步骤得到所述数字图像连续多帧包含物料的情况，如果其中大多数所述数字图像包含物料，则初步判定所述监控区域包含物料，否则判定所述监控区域不包含物料；S5：如果S4步骤中初步判定所述监控区域包含物料，则使用基于立体LBP纹理分析的支持向量机分类器对所述连续多帧数字图像进行进一步的检测和分析，最终判定所述监控区域包物料。2.根据权利要求1所述的一种对传输带上物料进行检测的视频分析方法，其特征在于，所述摄像机利用CCD模数转换芯片或者CMOS模数转换芯片。3.根据权利要求1所述的一种对传输带上物料进行检测的视频分析方法，其特征在于：步骤S2中是利用预先训练好的基于单帧LBP纹理分析的Adaboost分类器对所述数字图像进行检测,得到所述数字图像单帧包含物料的情况。4.根据权利要求1所述的一种对传输带上物料进行检测的视频分析方法，其特征在于：步骤S2中所述Adaboost分类器是利用单帧LBP纹理特征预先训练好的。5.根据权利要求4所述的一种对传输带上物料进行检测的视频分析方法，其特征在于：步骤S3中重复S2步骤,对连续多帧所述数字图像进行分析并综合结果，得到所述数字图像连续多帧包含物料。6.根据权利要求1所述的基于视...

【专利技术属性】
技术研发人员：李铮，严国辉，刘君，
申请(专利权)人：宁夏广天夏电子科技有限公司，
类型：发明
国别省市：宁夏,64