基于机器视觉的井下带式输送机降尘检测系统技术方案

本申请涉及图像处理领域，提供一种基于机器视觉的井下带式输送机降尘检测系统，该系统确定所述粉尘图像中各个区域的粉尘浓度；基于粉尘浓度确定粉尘图像中的粉尘区域，并确定粉尘区域对应的滤波权值；利用非局部均值滤波算法基于粉尘区域对应的滤波权值对粉尘区域进行去噪处理。该系统通过增加粉尘区域在进行NLM时的权重系数，来保证原图像经过非局部均值滤波后粉尘部分的清晰度，避免粉尘区域经过滤波而变得非常模糊导致检测效果不佳，提高粉尘检测的准确度。尘检测的准确度。尘检测的准确度。

【技术实现步骤摘要】
基于机器视觉的井下带式输送机降尘检测系统


[0001]本申请涉及图像处理领域，特别是涉及一种基于机器视觉的井下带式输送机降尘检测系统。

技术介绍

[0002]随着我国经济快速发展，越来越多的井下矿山被开采，伴随而来的是在开采过程中引起的粉尘污染问题。扬起的粉尘对人体、生产环境、生态平衡都有严重的影响。同时粉尘会造成空气污染，引起尘肺病等职业病，对环境周围的工人的健康都造成了严重的威胁。
[0003]而当前矿业工地大多采取的措施是通过设置水管等设施在施工期间一直洒水来减轻粉尘，这种方法的缺点是不能根据当前情况及时调整，容易造成浪费的问题。因而，如果可以实时监测井下环境的粉尘扬起情况，在粉尘出现的初期就采取行动加以处理，就可以极大地减轻甚至解决上述的各种问题。随着图像识别处理技术的进步完善，可以通过采集建筑工地的实时图像借助图像处理技术来查看当前粉尘状况。但是因为井下环境复杂工人来往频繁，粉尘颗粒小不易识别，因此对图像的识别处理提出较高要求。而基于非局部均值滤波（NLM）的图像去噪技术可以很好的识别图像的局部特征，适用于井下矿业环境下的图像处理。但是传统的非局部均值滤波算法在图像部分区域权重上比较简易，不能满足当前需求，导致图像去噪效果不佳。

技术实现思路

[0004]本专利技术提供一种基于机器视觉的井下带式输送机降尘检测系统，其能够提高粉尘检测的准确度。
[0005]第一方面，本申请提供一种基于机器视觉的井下带式输送机降尘检测系统，包括：图像采集模块，用于获取粉尘图像；第一计算模块，用于确定所述粉尘图像中各个区域的粉尘浓度；第二计算模块，用于基于粉尘浓度确定粉尘图像中的粉尘区域，并确定粉尘区域对应的滤波权值；滤波处理模块，用于利用非局部均值滤波算法基于粉尘区域对应的滤波权值对粉尘区域进行去噪处理。
[0006]可选的，第一计算模块包括：聚类模块，用于基于所述粉尘图像中每一像素点的坐标值对所述粉尘图像中的像素点进行聚类，得到多个不同粉尘浓度等级的像素点组合；浓度计算模块，用于确定每一像素点组合的灰度均值，将像素点组合的灰度均值与所有像素点组合中灰度均值的最大值之比确定为所述像素点组合对应的粉尘浓度，从而确定所述粉尘图像中各个区域的粉尘浓度。
[0007]可选的，所述聚类模块还用于：计算每一像素点的灰度值与初始像素点组合的聚类中心之间的相似度，如果相似
度大于预设，则将所述像素点并入初始像素点组合中，最终得到所述像素点组合；其中，初始像素点组合的聚类中心为初始像素点组合中像素点的灰度值的均值。
[0008]可选的，第二计算模块包括：分散度计算模块，用于基于各个区域的粉尘浓度确定粉尘图像中的粉尘区域，并确定粉尘区域对应的粉尘分散度；聚合度计算模块，用于基于粉尘区域的粉尘分散度计算粉尘区域的粉尘聚合度；权重计算模块，用于基于粉尘区域的粉尘浓度以及粉尘区域对应的粉尘聚合度计算粉尘区域对应的滤波权值。
[0009]可选的，分散度计算模块用于：确定每一像素点组合对应的第一灰度游程矩阵，所述第一灰度游程矩阵的行表示游程长度，所述游程长度指相邻像素值相同的像素数量，所述第一灰度游程矩阵的列表示像素点的从0
‑
255的灰度值；提取所述第一灰度游程矩阵中灰度值从到之间的游程长度，将提取的游程长度平均分为预设数量的聚合区域，得到第二灰度游程矩阵，所述第二灰度游程矩阵的行表示聚合区域，列表示从到的灰度值，其中K表示所述像素点组合的灰度值均值，其中，每一聚合区域中游程长度集合差不大于1；基于各个区域的粉尘浓度将所有像素点组合的第二灰度游程矩阵合并，得到第三灰度游程矩阵；基于所述第三灰度游程矩阵确定粉尘图像中的粉尘区域，并确定粉尘区域对应的粉尘分散度。
[0010]可选的，如果相似窗口中心点的灰度值处于到之间，且相似窗口中心点的游程长度不为0，则表示相似窗口中心点处于聚合区域，分散度计算模块还用于：计算每一像素点所在的聚合区域内像素点的游程长度之和以及所有聚合区域内像素点的游程长度之和；基于所述像素点所在的聚合区域内像素点的游程长度之和，和所有聚合区域内像素点的游程长度之和的比值计算得到聚合区域对应的粉尘分散度，聚合区域对应的粉尘分散度为粉尘区域对应的粉尘分散度。
[0011]可选的，聚合度计算模块用于：利用非局部均值滤波算法中相似窗口中心点上的游程长度对各个聚合区域的粉尘分散度进行加权，基于加权结果和聚合区域内最长的游程长度之比确定粉尘区域对应的粉尘聚合度；其中，粉尘聚合度的计算公式为：的计算公式为：为第i个聚合区域的粉尘的分散度，为非局部均值滤波算法中相似窗口中
心点上的游程长度，为第i个聚合区域内的最长游程长度。
[0012]可选的，权重计算模块用于利用如下公式计算粉尘区域对应的滤波权值：其中，表示粉尘聚合度，表示粉尘浓度，h为平滑参数，分别表示像素点x和像素点y的邻域观察值向量，表示滤波权值。
[0013]可选的，滤波处理模块用于：以像素点组合的聚类中心作为种子点，利用区域生长算法确定粉尘图像的语义信息；基于粉尘图像的语义信息确定粉尘区域和非粉尘区域；利用计算得到的滤波权值对粉尘区域进行去噪处理。
[0014]可选的，图像采集模块用于：采集工地图像，利用暗通道去雾算法对采集的工地图像进行去雾处理，得到去雾图像；利用工地图像减去去雾图像得到所述粉尘图像。
[0015]本申请的有益效果，区别于现有技术的情况，本申请的机器视觉的井下带式输送机降尘检测系统，确定所述粉尘图像中各个区域的粉尘浓度；基于粉尘浓度确定粉尘图像中的粉尘区域，并确定粉尘区域对应的滤波权值；利用非局部均值滤波算法基于粉尘区域对应的滤波权值对粉尘区域进行去噪处理。该系统通过增加粉尘区域在进行NLM时的权重系数，来保证原图像经过非局部均值滤波后粉尘部分的清晰度，避免粉尘区域经过滤波而变得非常模糊导致检测效果不佳，提高粉尘检测的准确度。
附图说明
[0016]图1为本专利技术基于机器视觉的井下带式输送机降尘检测系统的一实施例的结构示意图；图2为图1中第一计算模块的一实施例的结构示意图；图3为图1中第二计算模块的一实施例的结构示意图。
具体实施方式
[0017]下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本申请的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。
[0018]本专利技术通过非均值滤波算法对井下带式输送机部分的粉尘去噪和降噪，将非均值滤波算法中的权重系数通过粉尘浓度进行改进，采用暗通道去雾和图像减法运算得到只含有粉尘区域的图像，通过K
‑
means聚类和灰度游程矩阵，得到不同粉尘浓度的粉尘分散情
况。为后续非均值滤波算法赋权重时提供更精确地权重值，使整个算法在去噪的过程中在提高图像清晰度的同时，更精准保留图像中的局部特征。下面结合附图和实施例对本申请进本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.基于机器视觉的井下带式输送机降尘检测系统，其特征在于，包括：图像采集模块，用于获取粉尘图像；第一计算模块，用于确定所述粉尘图像中各个区域的粉尘浓度；第二计算模块，用于基于粉尘浓度确定粉尘图像中的粉尘区域，并确定粉尘区域对应的滤波权值；滤波处理模块，用于利用非局部均值滤波算法基于粉尘区域对应的滤波权值对粉尘区域进行去噪处理。2.根据权利要求1所述的基于机器视觉的井下带式输送机降尘检测系统，其特征在于，第一计算模块包括：聚类模块，用于基于所述粉尘图像中每一像素点的坐标值对所述粉尘图像中的像素点进行聚类，得到多个不同粉尘浓度等级的像素点组合；浓度计算模块，用于确定每一像素点组合的灰度均值，将像素点组合的灰度均值与所有像素点组合中灰度均值的最大值之比确定为所述像素点组合对应的粉尘浓度，从而确定所述粉尘图像中各个区域的粉尘浓度。3.根据权利要求2所述的基于机器视觉的井下带式输送机降尘检测系统，其特征在于，所述聚类模块还用于：计算每一像素点的灰度值与初始像素点组合的聚类中心之间的相似度，如果相似度大于预设，则将所述像素点并入初始像素点组合中，最终得到所述像素点组合；其中，初始像素点组合的聚类中心为初始像素点组合中像素点的灰度值的均值。4.根据权利要求1所述的基于机器视觉的井下带式输送机降尘检测系统，其特征在于，第二计算模块包括：分散度计算模块，用于基于各个区域的粉尘浓度确定粉尘图像中的粉尘区域，并确定粉尘区域对应的粉尘分散度；聚合度计算模块，用于基于粉尘区域的粉尘分散度计算粉尘区域的粉尘聚合度；权重计算模块，用于基于粉尘区域的粉尘浓度以及粉尘区域对应的粉尘聚合度计算粉尘区域对应的滤波权值。5.根据权利要求4所述的基于机器视觉的井下带式输送机降尘检测系统，其特征在于，分散度计算模块用于：确定每一像素点组合对应的第一灰度游程矩阵，所述第一灰度游程矩阵的行表示游程长度，所述游程长度指相邻像素值相同的像素数量，所述第一灰度游程矩阵的列表示像素点的从0
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255的灰度值；提取所述第一灰度游程矩阵中灰度值从到之间的游程长度，将提取的游程长度平均分为预设数量的聚合区域，得到第二灰度游程矩阵，所述第二灰度游程矩阵的行表示聚合区域，列表示从到的灰度值，其中K表示...

【专利技术属性】
技术研发人员：王利，李志燕，李勇，王利群，徐磊，王东元，赵玉辉，
申请(专利权)人：山东济宁运河煤矿有限责任公司，
类型：发明
国别省市：