一种基于双目视觉的岩体爆破块度自动分析装置及方法制造方法及图纸

本发明专利技术公布了一种基于双目视觉的岩体爆破块度自动分析装置及方法，主要包括基础模块、相机深度转换模块、岩块深度图提取模块、岩块分割模块、单体岩块实际大小估测模块、岩石块度统计模块。由基础模块控制硬件部分并联合其他模块构成整体系统框架，通过基础模块中的设备指标配置单元进行配置设备信息及参数。该系统识别完岩块图像后，用户可以通过控制器查看并显示岩体块度的分布信息。本发明专利技术提供了基于自动化监测、数字技术以及双目视觉图像处理等技术进行图像数据实时采集和岩块分布分析，实时性和可靠性良好，有利于对现场岩块分布进行实时检测。行实时检测。行实时检测。

【技术实现步骤摘要】
一种基于双目视觉的岩体爆破块度自动分析装置及方法


[0001]本专利技术涉及岩土工程领域岩体爆破块度检测，尤其是涉及一种基于双目视觉的岩体爆破块度自动分析装置及方法。

技术介绍

[0002]在岩石爆破工程中，块度是评价其效果的重要参数之一，将直接影响装运，机械破碎等后续作业。对于爆破岩体块度的检测，具有工序复杂，人工测量成本高，误差大，要查看现场某个岩块块度大小，需要进行非常复杂的工作。
[0003]目前，对于岩体块度检测的岩块大小信息获取常采用直接测量方法或者传统筛分法等，比如直接测量方法是在测试的岩块堆上设置若干条直线带，然后观测各岩块占直线的长度，并计算各级岩块分布。这种方法有很多缺陷，一方面由于以直线带为主要工具，对岩块进行目测估计，存在着个体测量误差；另一方面技术人员可能会对数据的误读和误录，使得岩块记录长度与其实际长度产生较大的偏差，或者对数据记录格式的不正确，导致后续分析工作变得困难。

技术实现思路

[0004]本专利技术要解决的技术问题是提供一种基于双目视觉的岩体爆破块度自动分析装置及方法，该装置能够实时获取爆堆块度分布信息，为开展复杂环境下爆堆块度分析提供技术手段，为爆破参数设计及优化提供参考和依据。
[0005]为了解决现有技术存在的问题，本专利技术采用的技术方案如下：
[0006]一种基于双目视觉的岩体爆破块度自动分析装置，具有摄像头、处理器、存储器、显示器和控制器，所述处理器内含基础模块、相机深度转换模块、岩块深度图提取模块、岩块分割模块、单体岩块实际大小估测模块、岩石块度统计模块和公共数据存储区；所述基础模块包括双目图像采集模块、图像存储模块、图像拷贝模块、信息显示模块、设备指标配置模块和设备控制模块；所述双目图像采集模块接收摄像头获得的图像，并存入存储器中，所述图像存储模块与存储器相连，所述信息显示模块与显示器相连，所述设备控制模块和控制器相连接，所述图像拷贝模块连接基础模块、相机深度转换模块、岩块深度图提取模块、岩块分割模块、单体岩块实际大小估测模块和岩石块度统计模块，在基础模块中与存储器相连接，所述设备指标配置模块分别与摄像头、存储器、显示器、控制器相连，用于控制设备输或输出的数据模式，以及系统相关参数、单位及指标；所述图像存储模块分别与相机深度转换模块、岩块深度图提取模块、岩块分割模块相连接，图像存储模块和设备指标配置模块分别与单体岩块实际大小估测模块相连接；信息显示模块分别与相机深度转换模块、岩块深度图提取模块、岩块分割模块、单体岩块实际大小估测模块和岩石块度统计模块相连，用于为各模块提供显示事件；
[0007]所述相机深度转换模块的畸变矫正单元与图像存储模块相连，用于对采集的原始图像进行畸变矫正；相机深度转换模块与岩块分割模块相连接；相机深度转换模块的一个
输出端与岩块深度图提取模块相连接，相机深度转换模块的一个输入端与单体岩块实际大小估测模块相连接；相机深度转换模块的一个输出端与图像拷贝模块相连接，岩块深度图提取模块的一个输出端与信息显示模块相连，用于提供显示事件，显示当前双目图像计算得到的视差图；
[0008]所述岩块深度图提取模块与图像存储模块相连接，岩块深度图提取模块的一个输出端与岩块分割模块相连接，岩块深度图提取模块的一个输入端与相机深度转换模块的一个输出端相连接，岩块深度图提取模块的一个输出端与信息显示模块相连，用于提供显示事件，显示当前双目图像计算得到的视差图；
[0009]所述岩块分割模块与图像存储模块相连，岩块分割模块的一个输入端与岩块深度图提取模块的一个输出端相连，岩块分割模块的一个输出端与单体岩块实际大小估测模块的一个输入端相连，岩块分割模块与岩石块度统计模块相连，岩块分割模块一个输出端与信息显示模块相连，用于提供显示事件，显示岩块实际分割状况；
[0010]所述单体岩块实际大小估测模块分别图像存储模块和设备指标配置模块，单体岩块实际大小估测模块与岩石块度统计模块相连接，单体岩块实际大小估测模块与相机深度转换模块相连接，用于获取图像坐标转世界坐标的参数；单体岩块实际大小估测模块的一个输入端与岩块分割模块的一个输出端相连，用于接收单一岩块信息进行实际大小估测；单体岩块实际大小估测一个输出端与信息显示模块相连，用于提供显示事件，显示当前岩块的实际大小估测状况；
[0011]所述岩石块度统计模块分别与图像存储模块、岩块分割模块相连，用于接收全部岩块信息进行大小分布统计；岩石块度统计模块与单体岩块实际大小估测模块相连，用于计算单个岩块的实际大小信息；岩石块度统计模块与信息显示模块相连，用于提供显示事件，显示当前所有岩块的实际大小分布状况。
[0012]所述公共数据存储区分别与相机深度转换模块、岩块深度图提取模块、岩块分割模块、单体岩块实际大小估测模块和岩石块度统计模块相连，用于存储各模块提交的裂隙特征数据信息包，所述公共数据存储区还与基础模块相连接，用于存储和初始化固化的设备默认参数。
[0013]进一步地，所述相机深度转换模块包括畸变矫正单元、视差坐标变换单元和世界坐标计算单元；所述畸变矫正单元与岩块深度图提取模块相连，
[0014]所述畸变矫正单元用于输入图像数据并对初始畸变图像进行矫正，将矫正后图像数据输出给岩块深度图模块进行像素级深度估计；
[0015]所述视差坐标变换单元与世界坐标计算单元相连接，所述视差坐标变换单元用于输入视差及图像坐标；所述世界坐标计算单元用于输出世界坐标；
[0016]所述岩块深度图提取模块包括特征扫描单元、特征匹配单元和视差计算单元；所述特征扫描单元、特征匹配单元和视差计算单元依次连接，用于提供数据传递通道；所述特征扫描单元用于输入双目图像数据并输出视差图，所述视差计算单元用于计算最佳匹配的视差值；所述特征匹配单元用于计算特征数据的匹配度，并收集视差计算单元返回的视差值构建视差图；视差计算单元与特征匹配单元相连，用于计算最佳匹配特征的视差值；所述特征匹配单元与岩块分割模块相连，将提取到的视差图传递给岩块分割模块进行后续分割；
[0017]所述岩块分割模块包括岩块粗分割单元、噪声滤除单元和岩块整合单元；所述岩块粗分割单元通过噪声滤除单元和岩块整合单元连接，岩块粗分割单元用于输入深度图像数据，噪声滤除单元用于将非岩块的噪声小区域滤除，岩块整合单元用于输出全部岩块信息。
[0018]所述单体岩块实际大小估测模块包括轮廓深度统计单元、轮廓宽度统计单元和实际大小计算单元；所述轮廓深度统计单元通过轮廓宽度统计单元与实际大小计算单元相连接；所述轮廓深度统计单元用于输入单个岩块信息，所述实际大小计算单元用于输出岩块实际大小；
[0019]所述岩石块度统计模块包括块度提取单元、块度分布统计单元和信息整合单元；所述块度提取单元、块度分布统计单元和信息整合单元依次相连，所述块度提取单元用于输入单个岩块信息，所述信息整合单元用于输出岩块份布信息。
[0020]一种基于双目视觉的岩体块度自动分析装置的分析方法，包括以下步骤：
[0021本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于双目视觉的岩体爆破块度自动分析装置，具有摄像头(8
‑
1)、处理器(8
‑
2)、存储器(8
‑
3)、显示器(8
‑
5)和控制器(8
‑
6)，其特征在于：所述处理器(8
‑
2)内含基础模块(1)、相机深度转换模块(2)、岩块深度图提取模块(3)、岩块分割模块(4)、单体岩块实际大小估测模块(5)、岩石块度统计模块(6)和公共数据存储区(7)；所述基础模块(1)包括双目图像采集模块(1
‑
1)、图像存储模块(1
‑
2)、图像拷贝模块(1
‑
3)、信息显示模块(1
‑
5)、设备指标配置模块(1
‑
4)和设备控制模块(1
‑
6)；所述双目图像采集模块(1
‑
1)接收摄像头(8
‑
1)获得的图像，并存入存储器(8
‑
3)中，所述图像存储模块(1
‑
2)与存储器(8
‑
3)相连，所述信息显示模块(1
‑
5)与显示器(8
‑
5)相连，所述设备控制模块(1
‑
6)和控制器(8
‑
6)相连接，所述图像拷贝模块(1
‑
3)连接基础模块、相机深度转换模块、岩块深度图提取模块、岩块分割模块、单体岩块实际大小估测模块和岩石块度统计模块，在基础模块中与存储器(8
‑
3)相连接，所述设备指标配置模块(1
‑
4)分别与摄像头(8
‑
1)、存储器(8
‑
3)、显示器(8
‑
5)、控制器(8
‑
6)相连，用于控制设备输或输出的数据模式，以及系统相关参数、单位及指标；所述图像存储模块(1
‑
2)分别与相机深度转换模块、岩块深度图提取模块、岩块分割模块相连接，图像存储模块和设备指标配置模块分别与单体岩块实际大小估测模块相连接；信息显示模块(1
‑
5)分别与相机深度转换模块、岩块深度图提取模块、岩块分割模块、单体岩块实际大小估测模块和岩石块度统计模块相连，用于为各模块提供显示事件；所述相机深度转换模块的畸变矫正单元与图像存储模块相连，用于对采集的原始图像进行畸变矫正；相机深度转换模块与岩块分割模块相连接；相机深度转换模块的一个输出端与岩块深度图提取模块相连接，相机深度转换模块的一个输入端与单体岩块实际大小估测模块相连接；相机深度转换模块的一个输出端与图像拷贝模块相连接，岩块深度图提取模块的一个输出端与信息显示模块相连，用于提供显示事件，显示当前双目图像计算得到的视差图；所述岩块深度图提取模块与图像存储模块相连接，岩块深度图提取模块的一个输出端与岩块分割模块相连接，岩块深度图提取模块的一个输入端与相机深度转换模块的一个输出端相连接，岩块深度图提取模块的一个输出端与信息显示模块相连，用于提供显示事件，显示当前双目图像计算得到的视差图；所述岩块分割模块与图像存储模块相连，岩块分割模块的一个输入端与岩块深度图提取模块的一个输出端相连，岩块分割模块的一个输出端与单体岩块实际大小估测模块的一个输入端相连，岩块分割模块与岩石块度统计模块相连，岩块分割模块一个输出端与信息显示模块相连，用于提供显示事件，显示岩块实际分割状况；所述单体岩块实际大小估测模块分别图像存储模块和设备指标配置模块，单体岩块实际大小估测模块与岩石块度统计模块相连接，单体岩块实际大小估测模块与相机深度转换模块相连接，用于获取图像坐标转世界坐标的参数；单体岩块实际大小估测模块的一个输入端与岩块分割模块的一个输出端相连，用于接收单一岩块信息进行实际大小估测；单体岩块实际大小估测一个输出端与信息显示模块相连，用于提供显示事件，显示当前岩块的实际大小估测状况；所述岩石块度统计模块分别与图像存储模块、岩块分割模块相连，用于接收全部岩块信息进行大小分布统计；岩石块度统计模块与单体岩块实际大小估测模块相连，用于计算单个岩块的实际大小信息；岩石块度统计模块与信息显示模块相连，用于提供显示事件，显
示当前所有岩块的实际大小分布状况；所述公共数据存储区分别与相机深度转换模块、岩块深度图提取模块、岩块分割模块、单体岩块实际大小估测模块和岩石块度统计模块相连，用于存储各模块提交的裂隙特征数据信息包，所述公共数据存储区还与基础模块相连接，用于存储和初始化固化的设备默认参数。2.根据权利要求1所述的一种基于双目视觉的岩体爆破块度自动分析装置，其特征在于：所述相机深度转换模块包括畸变矫正单元(2
‑
1)、视差坐标变换单元(2
‑
2)和世界坐标计算单元(2
‑
3)；所述畸变矫正单元与岩块深度图提取模块相连，所述畸变矫正单元用于输入图像数据并对初始畸变图像进行矫正，将矫正后图像数据输出给岩块深度图模块进行像素级深度估计；所述视差坐标变换单元与世界坐标计算单元相连接，所述视差坐标变换单元用于输入视差及图像坐标；所述世界坐标计算单元用于输出世界坐标；所述岩块深度图提取模块包括特征扫描单元(3
‑
1)、特征匹配单元(3
‑
2)和视差计算单元(3
‑
3)；所述特征扫描单元、特征匹配单元和视差计算单元依次连接，用于提供数据传递通道；所述特征扫描单元用于输入双目图像数据并输出视差图，所述视差计算单元用于计算最佳匹配的视差值；所述特征匹配单元用于计算特征数据的匹配度，并收集视差计算单元返回的视差值构建视差图；视差计算单元与特征匹配单元相连，用于计算最佳匹配特征的视差值；所述特征匹配单元与岩块分割模块相连，将提取到的视差图传递给岩块分割模块进行后续分割；所述岩块分割模块包括岩块粗分割单元(4
‑
1)、噪声滤除单元(4
‑
2)和岩块整合单元(4
‑
3)；所述岩块粗分割单元通过噪声滤除单元和岩块整合单元连接，岩块粗分割单元用于输入深度图像数据，噪声滤除单元用于将非岩块的噪声小区域滤除，岩块整合单元用于输出全部岩块信息；所述单体岩块实际大小估测模块包括轮廓深度统计单元(5
‑
1)、轮廓宽度统计单元(5
‑
2)和实际大小计算单元(5
‑
3)；所述轮廓深度统计单元通过轮廓宽度统计单元与实际大小计算单元相连接；所述轮廓深度统计单元用于输入单个岩块信息，所述实际大小计算单元用于输出岩块实际大小；所述岩石块度统计模块包括块度提取单元(6
‑
1)、块度分布统计单元(6
‑
2)和信息整合单元(6
‑
3)；所述块度提取单元、块度分布统计单元和信息整合单元依次相连，所述块度提取单元用于输入单个岩块信息，所述信息整合单元用于输出岩块份布信息。3.根据权利要求1所述的一种基于双目视觉的岩体块度自动分析装置的分析方法，其特征在于包括以下步骤：步骤1：根据所需参数，进行设备指标配置和设备初始化，其中参数包括摄像头获取的图像大小、镜头畸变矫正系数；配置结束后，摄像头，显示器及其他设备均按所需参数正常工作；启动双目图像采集模块，将岩块图像按照相应格式采集到图像存储模块；步骤2：图像存储模块将步骤1中摄像头采集到的岩块图像传输至相机深度转换模块，...

【专利技术属性】
技术研发人员：王军祥，郭连军，李林，寇海军，曾相森，孙港，
申请(专利权)人：中铁十九局集团第五工程有限公司，
类型：发明
国别省市：