【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及炮孔测量，尤其涉及一种基于机器视觉的炮孔位置动态测量方法、标靶及测量系统。
技术介绍
1、隧道爆破施工超挖超耗控制中，隧道爆破质量控制是重要一环，炮孔位置、角度、长度参数的测量，对分析爆破超欠挖控制效果和爆破设计优化有着重要作用。
2、针对炮孔位置测量，一般采用全站仪进行，全站仪测试一是需由2个工作人员配合进行，需要专门作业时间；二是只能选择孔边点作为测量点，存在一定误差；三是存在台架遮挡问题，可能测量中需要移站。
3、由于钻爆法施工流程紧密，未预留专门长时段用于炮孔位置测量，如何实现高效率准确测量炮孔位置，对提高隧道爆破施工效率具有重要意义。
技术实现思路
1、本专利技术提供一种基于机器视觉的炮孔位置动态测量方法、标靶及测量系统，以解决现有技术测量炮孔位置耗时长、测不准的问题。
2、本专利技术通过下述技术方案实现：
3、本专利技术的第一方面，提供了一种基于机器视觉的炮孔位置动态测量方法，所述方法包括：
4、s1、在掌子面中间区域布置至少一个参考标靶，并测量所述参考标靶的坐标，在待测炮孔中心布置测量标靶，布置机器视觉采集设备用于采集所述参考标靶和测量标靶的图像；
5、s2、响应于炮孔位置测量指令，所述机器视觉采集设备向所述测量标靶发送受控指示灯开启命令，并采集所述测量标靶受控指示灯开启时的第一图像；
6、s3、所述机器视觉采集设备向所述测量标靶发送受控指示灯关闭命令，并采集所述测量标靶
7、s4、根据所述第一图像和所述第二图像确定所述测量标靶的初步位置；
8、s5、保持所述测量标靶的受控指示灯关闭，开启所述机器视觉采集设备的红外照明灯，并采集第三图像，根据所述初步位置在所述第三图像中确定待测标靶，计算所述待测标靶和各所述参考标靶的相对位置关系；
9、s6、根据各所述参考标靶的相对位置关系和各所述参考标靶的坐标确定所述测量标靶的坐标，得到待测炮孔位置。
10、本专利技术的测量方法，通过控制被测标靶受控指示灯的开闭，对比受控指示灯开启和关闭时的两幅图像，能够快速定位被测标靶在机器视觉系统中的大体位置，再通过步骤s5-s6确定被测标靶的准确位置，由于被测标靶是根据炮孔位置布置在炮孔中心的，该被测标靶的坐标能够代表炮孔的位置，相较于通过孔边点测量，结果准确性更高。本测量方法在隧道爆破过程中动态进行，只需提前布置好参考标靶、采集装置，在施工工程中，钻孔工人钻完孔即可通过布置相应的测量标靶测量该孔参数，测量过程仅需触发一次测量指令，图像采集和数据处理由采集装置和受控标靶自动交互实现，降低了人员作业繁琐度，且避免了台架遮挡问题；一次测量时间短，不耽误施工进度，进而提高了隧道爆破施工效率。
11、在一种实施方式中，根据所述第一图像和所述第二图像确定所述测量标靶的初步位置，包括：
12、对所述第一图像和所述第二图像分别进行二值化处理，将两幅二值化图像对应像素的灰度值求差值，得到只包含所述测量标靶的受控指示灯图案，计算所述受控指示灯图案的形心得到所述测量标靶的初步位置。
13、在一种实施方式中，根据所述初步位置在所述第三图像中确定待测标靶，计算所述待测标靶和各所述参考标靶的相对位置关系，包括：
14、对所述第一图像和所述第二图像分别进行二值化处理，将两幅二值化图像对应像素的灰度值求差值，得到只包含所述测量标靶的受控指示灯图案，计算所述受控指示灯图案的形心得到所述测量标靶的初步位置。
15、在一种实施方式中，根据所述初步位置在所述第三图像中确定待测标靶，计算所述待测标靶和各所述参考标靶的相对位置关系，包括：
16、将第三图像中距离所述初步位置最近的标靶确定为待测标靶，计算所述待测标靶的图案的形心得到所述待测标靶的中心坐标（,），其中，是待测标靶的形心水平坐标值，是待测标靶的形心竖向坐标值；
17、在所述第三图像中确定各所述参考标靶，计算各所述参考标靶图案形心得到各所述参考标靶的中心坐标（,）,其中， 是第个参考标靶的形心水平坐标值，是第个参考标靶的形心竖向坐标值；
18、根据所述待测标靶的中心坐标与各所述参考标靶的中心坐标的差值得到所述测量标靶与各所述参考标靶的相对位置关系：，。
19、在一种实施方式中，测量标靶的坐标（，）计算为：
20、；
21、；
22、其中，（，）是步骤s1中测量的第个参考标靶的坐标，所述参考标靶的坐标通过全站仪测量，是参考标靶总数。
23、在一种实施方式中，在所述第三图像中确定各所述参考标靶，包括：
24、所述机器视觉采集设备向各所述参考标靶发送上报编号命令，以获取各所述参考标靶的编号和坐标；
25、所述机器视觉采集设备根据所述参考标靶的编号向所述参考标靶发送受控指示灯开启命令，并采集所述参考标靶的受控指示灯开启时的第四图像；
26、所述机器视觉采集设备向所述参考标靶发送受控指示灯关闭命令，并采集所述参考标靶的受控指示灯关闭时的第五图像；
27、根据所述第四图像和所述第五图像确定所述参考标靶的初步位置；
28、根据各所述参考标靶的初步位置在所述第三图像中确定各所述参考标靶。
29、在一种实施方式中，在步骤s1中布置至少两台机器视觉采集设备，将其中一台机器视觉采集设备设置为主站，余下设置为从站；
30、所述主站的功能包括：接收炮孔位置测量指令，控制标靶的受控指示灯开启、关闭，同步信息给从站，以及控制从站协同采集受控指示灯开启或关闭状态下的图像，并接收各从站上报数据；
31、所述从站的功能包括：响应于主站控制指令协同采集受控指示灯开启或关闭状态下的图像，接收主站同步信息，以及向主站上报数据。
32、在一种实施方式中，炮孔位置测量指令由所述测量标靶向所述机器视觉采集设备发起。
33、本专利技术的第二方面，提供了一种受控式机器视觉无线标靶，其特征在于，所述标靶包括反光靶面、无线通讯模块、控制主板、受控指示灯、按键模块、电源模块；
34、所述反光靶面反射机器视觉采集设备红外照明光，用于采集设备获取图像；
35、所述无线通讯模块用于与机器视觉采集设备建立无线通信，接收机器视觉采集设备的指令；
36、所述控制主板用于对接收到的指令进行解析，并发送至对应模块执行；
37、所述受控指示灯响应于机器视觉采集设备的指令开启或关闭；
38、所述按键模块用于向机器视觉采集设备发送炮孔位置测量指令；
39、所述电源模块为各模块供电。
40、在一种实施方式中，标靶还包括状态灯，所述状态灯在标靶进入待测状态时显示为第一显示方式，在标靶处于测量状态时显示为第二显示方式；
41、所述标靶在接收到机器视觉采集设备的受控指示灯开启或本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种基于机器视觉的炮孔位置动态测量方法，其特征在于，所述方法包括：
2.根据权利要求1所述的炮孔位置动态测量方法，其特征在于，根据所述第一图像和所述第二图像确定所述测量标靶的初步位置，包括：
3.根据权利要求1所述的炮孔位置动态测量方法，其特征在于，所述根据所述初步位置在所述第三图像中确定待测标靶，计算所述待测标靶和各所述参考标靶的相对位置关系，包括：
4.根据权利要求3所述的炮孔位置动态测量方法，其特征在于，所述测量标靶的坐标（，）计算为：
5.根据权利要求3所述的炮孔位置动态测量方法，其特征在于，所述在所述第三图像中确定各所述参考标靶，包括：
6.根据权利要求1所述的炮孔位置动态测量方法，其特征在于，在步骤S1中布置至少两台机器视觉采集设备，将其中一台机器视觉采集设备设置为主站，余下设置为从站；
7.根据权利要求1所述的炮孔位置动态测量方法，其特征在于，所述炮孔位置测量指令由所述测量标靶向所述机器视觉采集设备发起。
8.一种受控式机器视觉无线标靶，其特征在于，所述标靶包括反光靶面、无线通讯
9.根据权利要求8所述的受控式机器视觉无线标靶，其特征在于，所述标靶还包括状态灯，所述状态灯在标靶进入待测状态时显示为第一显示方式，在标靶处于测量状态时显示为第二显示方式；
10.一种基于机器视觉的炮孔位置动态测量系统，其特征在于，所述系统包括机器视觉采集设备和权利要求8-9任一项所述的受控式机器视觉无线标靶；
...【技术特征摘要】
1.一种基于机器视觉的炮孔位置动态测量方法，其特征在于，所述方法包括：
2.根据权利要求1所述的炮孔位置动态测量方法，其特征在于，根据所述第一图像和所述第二图像确定所述测量标靶的初步位置，包括：
3.根据权利要求1所述的炮孔位置动态测量方法，其特征在于，所述根据所述初步位置在所述第三图像中确定待测标靶，计算所述待测标靶和各所述参考标靶的相对位置关系，包括：
4.根据权利要求3所述的炮孔位置动态测量方法，其特征在于，所述测量标靶的坐标（，）计算为：
5.根据权利要求3所述的炮孔位置动态测量方法，其特征在于，所述在所述第三图像中确定各所述参考标靶，包括：
6.根据权利要求1所述的炮孔位置动态测量方法，其特征在于，在步骤s1中布...
【专利技术属性】
技术研发人员：廖凯，刘庆丰，何晓勇，刘志强，陈雪峰，杜云超，和振海，欧小强，李卫东，陈鹏，
申请(专利权)人：中铁西南科学研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：
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