基于机器视觉的自动扶梯梯级测速方法技术

本发明专利技术公开了一种基于机器视觉的自动扶梯梯级测速方法，包括以下步骤，第一步，在自动扶梯出入口的水平梯级处，通过机器视觉系统采集其运行图像。第二步，根据机器视觉系统所采集的图像，提取图像的感兴趣区域，对其进行平滑滤波、颜色空间转换等预处理后，利用阈值调节进行颜色的识别，并在此基础上采用形态学操作去除图像的边缘噪声及其他噪声。第三步，对得到的二值图像进行边缘检测与轮廓识别，提取轮廓的水平直线，返回直线的起始或者终止端点的纵坐标。第四步，通过分析黄色区域上、下固定一条边界直线端点的纵坐标随时间的变化得到变化周期，梯级的宽度与周期的比值即为自动扶梯梯级的运行速度。本发明专利技术具有非接触测量，检测速度快等特点。

Speed measurement of escalator step based on machine vision

The invention discloses an automatic escalator cascade speed measuring method based on machine vision, which includes the following steps. The first step is to collect the running image by the machine vision system at the level of the level of the escalator's exit and entrance. The second step, according to the image collected by the machine vision system, extract the region of interest of the image, after the smoothing filter, color space conversion and other preprocessing, using the threshold adjustment to identify the color, and on this basis use morphological operation to remove the edge noise and other noise of the image. The third step is to detect the edges and identify the contour of the two value images, extract the horizontal line of the contour, return the beginning of the straight line or terminate the longitudinal coordinates of the endpoint. In the fourth step, the variation of the longitudinal coordinates of a linear end point on the Yellow region is analyzed with time, and the ratio of the width of the ladder to the cycle is the speed of the escalator ladder. The invention has the characteristics of non-contact measurement and fast detection speed.

【技术实现步骤摘要】
基于机器视觉的自动扶梯梯级测速方法
本专利技术属于自动扶梯速度检测领域，尤其涉及一种基于机器视觉的自动扶梯梯级测速方法。
技术介绍
目前，在大型商场、火车站、机场、宾馆、地铁等空间较大、客流量较多的公共场所，自动扶梯已经得到了广泛应用。与垂直电梯相比，虽然自动扶梯的事故致死率较低，但是事故发生率却更高。为了保障自动扶梯乘客的人身财产安全，我国在2011年颁布了《GB16899-2011自动扶梯和自动人行道的制造与安装安全规范》，规范中提出了许多电梯安全方面的强制要求，其中要求在额定功率和额定电压下，自动扶梯梯级、踏板或胶带沿着运行方向空载时，实际速度与名义速度的最大偏差不能超过±5%。目前国内外开发的自动扶梯速度、同步性测试工具大都采用了接触式的测量方式，通过检测测速轮的滚动速度间接测量被测物体的直线运动速度、位移信息。此种方法对于测试设备的安装有较高的要求，测速轮滚动线速度的方向要与被测物体的直线运动速度尽可能的一致，避免引入不必要的误差，同时接触式的设备容易附着被测物体上的灰尘、油污等附加物，降低测量精度，也会因为测速轮磨损，影响测量精度。
技术实现思路
本专利技术针对现有技术中的问题，提供一种基于机器视觉的自动扶梯梯级测速方法。本专利技术解决其技术问题所采用的技术方案是：提供一种基于机器视觉的自动扶梯梯级测速方法，包括以下步骤，1）在自动扶梯出入口的水平梯级处，通过机器视觉系统采集其运行图像；2）根据机器视觉系统所采集的图像，提取图像的感兴趣区域，对其进行平滑滤波、颜色空间转换等预处理后，利用阈值调节进行颜色的识别，并在此基础上采用形态学操作去除图像的边缘噪声及其他噪声；3）对得到的二值图像进行边缘检测与轮廓识别，提取轮廓的水平直线，返回直线的起始或者终止端点的纵坐标；4）分析黄色区域上、下固定一条边界直线端点的纵坐标随时间的变化，得到变化周期,梯级的宽度与周期的比值即为自动扶梯梯级的运行速度。按上述技术方案，所述步骤1)中，机器视觉系统主要包括高分辨的CCD摄像机、镜头、计算机。按上述技术方案，所述步骤1)中，自动扶梯的梯级宽度为d，黄色区域的宽度为w。按上述技术方案，所述步骤2)中，提取图像的感兴趣区域，要求该感兴趣区域的宽度d’应略小于梯级的宽度d。按上述技术方案，所述步骤2)中，颜色空间转换，具体包括，为减少光照变化对图像颜色本质的影响，将图像的RGB颜色空间转换为HSV颜色空间。按上述技术方案，所述步骤2)中，阈值调节，具体包括，通过设定LowHue（色度下限值）、HighHue（色度上限值）、LowSaturation（饱和度下限值）、HighSaturation（饱和度上限值）、LowBrightness（亮度下限值）、HighBrightness（亮度上限值）这6个阈值参数完成对目标颜色的识别。按上述技术方案，所述步骤2)中，形态学操作，具体包括，采用先膨胀后腐蚀的方法去除图像的边缘噪声以及其他噪声，使得到的目标图像达到最大的连通。按上述技术方案，所述步骤3)中，边缘检测与轮廓识别，具体包括先用Canny边缘检测法进行边缘检测，然后对检测完的二值图像进行轮廓查找，最后在屏幕上绘制出轮廓。按上述技术方案，所述步骤3)中，提取轮廓水平直线用的是概率霍夫直线变换，返回直线的起始或终止端点的纵坐标y。按上述技术方案，所述步骤4)中，根据黄色区域上、下固定一条边界直线端点的纵坐标随时间的变化绘制出y-t图，通过对图像进行傅里叶变换得到变化周期T。按上述技术方案，所述步骤4)中，自动扶梯梯级的运行速度可以通过梯级的宽度d与周期T的比值得到，即v=d/T。本专利技术产生的有益效果是:本专利技术提出的基于机器视觉的自动扶梯梯级测速方法具有测量时间短、操作简单便捷，非接触测量等特点，可以有效避免传统的接触式测量由于滚轮磨损、安装角度不一致等问题所带来的误差问题。附图说明下面将结合附图对本专利技术作进一步说明。图1是本专利技术的流程示意图。图2是本专利技术实施例中自动扶梯的梯级平面图。图3是本专利技术实施例中设置图像的感兴趣区域的示意图。图4是本专利技术实施例中黄色区域上、下边界直线l1、l2在感兴趣区域内的移动动态图。图5是本专利技术实施例中黄色区域下边界直线l2起始端点的纵坐标y2随时间t变化的坐标图。具体实施方式为了使本专利技术的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本专利技术进行进一步详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施例仅用以解释本专利技术，并不用于限定本专利技术。本专利技术实施例中，提供一种基于机器视觉的自动扶梯梯级测速方法，如图1所示，包括以下步骤，1）在自动扶梯出入口的水平梯级处，通过机器视觉系统采集其运行图像；2）根据机器视觉系统所采集的图像，提取图像的感兴趣区域，对其进行平滑滤波、颜色空间转换等预处理后，利用阈值调节进行颜色的识别，并在此基础上采用形态学操作去除图像的边缘噪声及其他噪声；3）对得到的二值图像进行边缘检测与轮廓识别，提取轮廓的水平直线，返回直线的起始或者终止端点的纵坐标；4）分析黄色区域上、下固定一条边界直线端点的纵坐标随时间的变化，得到变化周期,梯级的宽度与周期的比值即为自动扶梯梯级的运行速度。其中所述步骤1）中，机器视觉系统主要包括高分辨率的CCD摄像机、镜头、计算机。进一步地，所述步骤1）中，自动扶梯的梯级宽度为d,黄色区域的宽度为w。其中所述步骤2）中，提取图像的感兴趣区域，要求该感兴趣区域的宽度d’应略小于梯级的宽度d。进一步地，所述步骤2）中，颜色空间转换，具体包括，为减少光照变化对图像颜色本质的影响，将图像的RGB颜色空间转换为HSV颜色空间。进一步地，所述步骤2）中，阈值调节，具体包括，通过设定LowHue（色度下限值）、HighHue（色度上限值）、LowSaturation（饱和度下限值）、HighSaturation（饱和度上限值）、LowBrightness（亮度下限值）、HighBrightness（亮度上限值）这6个阈值参数完成对目标颜色的识别。进一步地，所述步骤2）中，形态学操作，具体包括，采用先膨胀后腐蚀的方法去除图像的边缘噪声以及其他噪声，使得到的目标图像达到最大的连通。其中所述步骤3）中，边缘检测与轮廓识别，具体包括先用Canny边缘检测法进行边缘检测，然后对检测完的二值图像进行轮廓查找，最后在屏幕上绘制出轮廓。进一步地，所述步骤3）中，提取轮廓水平直线用的是概率霍夫直线变换，返回直线的起始或终止端点的纵坐标y。其中所述步骤4）中，根据黄色区域上、下固定一条边界直线端点的纵坐标随时间的变化绘制出y-t图，通过对图像进行傅里叶变换得到变化周期T。进一步地，所述步骤4）中，自动扶梯梯级的运行速度可以通过梯级的宽度d与周期T的比值得到，即v=d/T。在本专利技术的较佳实施例中，步骤1），在自动扶梯出入口的水平梯级处,通过大恒CCD高分辨率摄像机及镜头采集其梯级自上往下运行的图像。图2是自动扶梯的梯级平面图，其中梯级的宽度为d1,黄色区域Y的宽度为w1。步骤2），利用计算机提取图像的感兴趣区域，如图3所示，要求该感兴趣区域B的宽度d1’应略小于梯级的宽度d1。然后对图像进行平滑滤波处理并将其颜色空间由RGB转换为HSV。在本实施例中，需要识别的目标颜色为黄色，故可根据本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于机器视觉的自动扶梯梯级测速方法，其特征在于，包括以下步骤：1）在自动扶梯出入口的水平梯级处，通过机器视觉系统采集其运行图像；2）根据机器视觉系统所采集的图像，提取图像的感兴趣区域，对其进行平滑滤波、颜色空间转换等预处理后，利用阈值调节进行颜色的识别，并在此基础上采用形态学操作去除图像的边缘噪声及其他噪声；3）对得到的二值图像进行边缘检测与轮廓识别，提取轮廓的水平直线，返回直线的起始或者终止端点的纵坐标；4）通过分析黄色区域上、下固定一条边界直线端点的纵坐标随时间的变化得到变化周期,梯级的宽度与周期的比值即为自动扶梯梯级的运行速度。

【技术特征摘要】
1.一种基于机器视觉的自动扶梯梯级测速方法，其特征在于，包括以下步骤：1）在自动扶梯出入口的水平梯级处，通过机器视觉系统采集其运行图像；2）根据机器视觉系统所采集的图像，提取图像的感兴趣区域，对其进行平滑滤波、颜色空间转换等预处理后，利用阈值调节进行颜色的识别，并在此基础上采用形态学操作去除图像的边缘噪声及其他噪声；3）对得到的二值图像进行边缘检测与轮廓识别，提取轮廓的水平直线，返回直线的起始或者终止端点的纵坐标；4）通过分析黄色区域上、下固定一条边界直线端点的纵坐标随时间的变化得到变化周期,梯级的宽度与周期的比值即为自动扶梯梯级的运行速度。2.根据权利要求1所述的基于机器视觉的自动扶梯梯级测速方法，其特征在于，所述的步骤1）中，机器视觉系统主要包括高分辨的CCD摄像机、镜头、计算机。3.根据权利要求1所述的基于机器视觉的自动扶梯测速方法，其特征在于，所述的步骤1）中，自动扶梯的梯级宽度为d,黄色区域的宽度为w。4.根据权利要求1所述的基于机器视觉的自动扶梯梯级测速方法，其特征在于，所述的步骤2)中，提取图像的感兴趣区域，要求该感兴趣区域的宽度d’应略小于梯级的宽度d。5.根据权利要求1所述的基于机器视觉的自动扶梯梯级测速方法，其特征在于，所述的步骤2)中，颜色空间转换，具体包括，为减少光照变化对图像颜色本质的影响，将图像的RGB颜色空间转换为HSV颜色空间。6.根据权利要求1所述的基于机器视觉的自动扶梯梯级测速方法，其特征在于，所述的步...

【专利技术属性】
技术研发人员：张斌，王桔，常森，
申请(专利权)人：中国计量大学，
类型：发明
国别省市：浙江,33