一種鋼絲繩偏擺視頻檢測系統及方法
【技術領域】
[0001] 本發明涉及一種視頻檢測方法，具體是一種鋼絲繩偏擺視頻檢測系統及方法。
【背景技術】
[0002] 視頻監控系統是指通過視頻監視來達到對監控對象的監視、控制、管理和安全防 范，是一種時效性較強的綜合管理系統。
[0003] 鋼絲繩是指用多根或多股細鋼絲擰成的撓性繩索，鋼絲繩是由多層鋼絲捻成股， 再以繩芯為中心，由一定數量股捻繞成螺旋狀的繩。在物料搬運機械中，供提升、牽引、拉緊 和承載之用。鋼絲繩的強度高、自重輕、工作平穩、不易驟然整根折斷，工作可靠。
[0004] 在提升鋼絲繩系統中，鋼絲繩工作時會出現橫向偏擺的現象，在工作過程中鋼絲 繩偏擺量過大會直接影響到鋼絲繩的強度和天輪與卷筒的磨損，進而影響整個提升系統的 性能。如果偏擺量超過了允許的范圍會對鋼絲繩和設備造成損壞。能否實時檢測其偏擺量 和超過允許量時的報警尤為重要，對整個提升鋼絲繩系統具有很大的實用意義。

【發明內容】

[0005] 針對上述現有技術存在的問題，本發明提供一種鋼絲繩偏擺視頻檢測系統及方 法，可實時對鋼絲繩橫向偏擺進行檢測，并能顯示出鋼絲繩橫向偏擺的具體距離，在偏擺距 離達到閾值時可以進行報警，便于工作人員及時進行處理。
[0006] 為了實現上述目的，本發明采用的技術方案是：該種鋼絲繩偏擺視頻檢測系統，包 括攝像機模塊、圖像處理模塊、目標檢測模塊、特征提取模塊、偏擺計算模塊、顯示器模塊及 報警器模塊，攝像機模塊依次與圖像處理模塊、目標檢測模塊、特征提取模塊和偏擺計算模 塊連接，偏擺計算模塊分別與顯示模塊和報警模塊連接。
[0007] 該種鋼絲繩偏擺視頻檢測方法，其具體步驟為：
[0008] I、圖像獲取：攝像機模塊安裝在卷筒與天輪的中線位置，并保持位置不變，實現 對鋼絲繩實時的監控攝像，攝像機模塊將鋼絲繩工作過程中的圖像傳遞到圖像處理模塊 中；
[0009] II、圖像處理：將攝像機模塊傳遞過來的視頻信息分解成每一幀的圖像信息；然 后對每一幀的圖像進行噪聲濾除，即濾波處理；
[0010] III、目標檢測：對處理過后的圖像進行目標監測，使目標的分割和識別合二為一； 然后將監測到的鋼絲繩信息送到特征提取模塊；
[0011] IV、特征提取：使用計算機提取鋼絲繩和卷筒中軸的圖像信息，決定每個圖像的點 是否屬于一個圖像特征，然后特征提取的結果是把圖像上的點分為不同的子集；
[0012] V、偏擺量計算：首先經過上述步驟I~IV，采集鋼絲繩在卷筒和天輪的中線位置 靜止不動時的圖像，作為基準圖像，然后將攝像機模塊實時采集的圖像經過上述步驟I~ IV處理后與上述的基準圖像進行比對，計算出實時偏擺量并通過顯示器模塊顯示，若偏擺 量達到閾值時，通過報警模塊發出報警提示。
[0013] 與現有技術相比，本發明利用攝像機拍攝鋼絲繩偏擺的情況，通過采用實時圖像 與基準圖像進行比對，計算出偏擺量，若偏擺距離達到閾值時可以進行報警，便于工作人員 及時進行處理。
【附圖說明】
[0014] 圖1是本發明的電原理圖；
[0015] 圖2是本發明中攝像機的安裝位置圖；
[0016] 圖3是本發明中攝像機采集的鋼絲繩基準圖；
[0017] 圖4是本發明中攝像機實時采集的鋼絲繩偏擺圖；
[0018] 圖5是本發明中攝像機實時采集圖像與基準圖像對比圖；
[0019] 圖6是本發明中鋼絲繩偏擺計算原理圖；
[0020] 圖7是本發明中檢測方法的流程圖。
[0021] 圖中：1、天輪，2、鋼絲繩，3、攝像機模塊，4、卷筒。
【具體實施方式】
[0022] 下面結合附圖對本發明作進一步說明。
[0023] 如圖1所示，本發明包括攝像機模塊3、圖像處理模塊、目標檢測模塊、特征提取模 塊、偏擺計算模塊、顯示器模塊及報警器模塊，攝像機模塊依次與圖像處理模塊、目標檢測 模塊、特征提取模塊和偏擺計算模塊連接，偏擺計算模塊分別與顯示模塊和報警模塊連接。
[0024] 如圖2至7所示，該種鋼絲繩偏擺視頻檢測方法，其具體步驟為：
[0025] I、圖像獲取：攝像機模塊3安裝在卷筒4與天輪1的中線位置，并保持位置不變， 實現對鋼絲繩2實時的監控攝像，攝像機模塊3將鋼絲繩2工作過程中的圖像傳遞到圖像 處理模塊中；
[0026] II、圖像處理：將攝像機模塊3傳遞過來的視頻信息分解成每一幀的圖像信息；由 于圖像噪聲會影響到整個圖像處理的全過程以及輸出的結果，圖像的噪聲主要分為內部噪 聲和外部噪聲：a、外部噪聲：從處理系統外來的影響，如光電干擾或電磁波從電源線竄入 系統的噪聲；b、內部噪聲：主要有和電的基本性質影響、機械運動產生噪聲、元件噪聲和系 統內部的噪聲；所以對每一幀的圖像進行噪聲濾除，即濾波處理；
[0027] III、目標檢測：對處理過后的圖像進行目標監測，是一種基于目標幾何和統計特征 的圖像分割，它將目標的分割和識別合二為一，其準確性和實時性是整個系統的一項重要 能力；然后將監測到的鋼絲繩信息送到特征提取模塊；
[0028] IV、特征提取：使用計算機提取鋼絲繩2和卷筒中軸的圖像信息，決定每個圖像的 點是否屬于一個圖像特征，然后特征提取的結果是把圖像上的點分為不同的子集；這些子 集往往屬于孤立的點、連續的曲線或者連續的區域，利用特征提取模塊，實現對鋼絲繩和卷 筒中軸的特征提取；
[0029] V、偏擺量計算：鋼絲繩工作時，自身會有一定的橫向偏擺。而鋼絲繩的一端也會 沿著卷筒緩慢的平移，影響對鋼絲繩偏擺的檢測，所以檢測時一定要除去這個平移運動。首 先經過上述步驟I~IV，如圖3所示，采集鋼絲繩在卷筒和天輪的中線位置靜止不動時的 圖像，作為基準圖像，如圖4所示，然后將攝像頭實時采集的圖像經過上述步驟I~IV處理 后與上述的基準圖像進行比對，計算出實時偏擺量并通過顯示器模塊顯示，如圖5所示，在 鋼絲繩向左偏擺和鋼絲繩向右偏擺圖像上每間隔取相同位置的點，會有距離的差別， 即為Λ L1~Λ L8，并且Λ L1~Λ L8的距離會隨著鋼絲繩的偏擺和在卷筒上的移動而改變， 具體計算過程為：
[0030] 在圖6(a)中，根據圖中信息可得
[0031] Δ S = ( Δ GX tan Θ - Δ L) X cos Θ (1)
[0032] 在圖6(b)中，根據相同原理可得
[0033] Δ S = ( Δ L-Δ HX tam θ ) X cos Θ (2)
[0034] 根據圖5中測得的數據，得
[0035]
【主權項】
1. 一種鋼絲繩偏擺視頻檢測系統，其特征在于，包括攝像機模塊（3)、圖像處理模塊、 目標檢測模塊、特征提取模塊、偏擺計算模塊、顯示器模塊及報警器模塊，攝像機模塊依次 與圖像處理模塊、目標檢測模塊、特征提取模塊和偏擺計算模塊連接，偏擺計算模塊分別與 顯示模塊和報警模塊連接。
2. -種鋼絲繩偏擺視頻檢測方法，其特征在于，其具體步驟為： I、 圖像獲取：攝像機模塊（3)安裝在卷筒（4)與天輪（1)的中線位置，并保持位置不 變，實現對鋼絲繩（2)實時的監控攝像，攝像機模塊（3)將鋼絲繩（2)工作過程中的圖像傳 遞到圖像處理模塊中； II、 圖像處理：將攝像機模塊（3)傳遞過來的視頻信息分解成每一幀的圖像信息；然后 對每一幀的圖像進行噪聲濾除，即濾波處理； III、 目標檢測：對處理過后的圖像進行目標監測，使目標的分割和識別合二為一；然后 將監測到的鋼絲繩信息送到特征提取模塊； IV、 特征提取：使用計算機提取鋼絲繩（2)和卷筒中軸的圖像信息，決定每個圖像的點 是否屬于一個圖像特征，然后特征提取的結果是把圖像上的點分為不同的子集； V、 偏擺量計算：首先經過上述步驟I~IV，采集鋼絲繩（2)在卷筒（4)和天輪（1)的 中線位置靜止不動時的圖像，作為基準圖像，然后將攝像機模塊（3)實時采集的圖像經過 上述步驟I~IV處理后與上述的基準圖像進行比對，計算出實時偏擺量并通過顯示器模塊 顯示，若偏擺量達到閾值時，通過報警模塊發出報警提示。
【專利摘要】本發明公開了一種鋼絲繩偏擺視頻檢測系統及方法，包括攝像機模塊、圖像處理模塊、目標檢測模塊、特征提取模塊、偏擺計算模塊、顯示器模塊及報警器模塊，攝像機模塊依次與圖像處理模塊、目標檢測模塊、特征提取模塊和偏擺計算模塊連接，偏擺計算模塊分別與顯示模塊和報警模塊連接；具體方法：Ⅰ、圖像獲取；Ⅱ、圖像處理；Ⅲ、目標檢測；Ⅳ、特征提取；Ⅴ、偏擺量計算；可實時對鋼絲繩橫向偏擺進行檢測，并能顯示出鋼絲繩橫向偏擺的具體距離，在偏擺距離達到閾值時可以進行報警，便于工作人員及時進行處理。
【IPC分類】G06T7-20
【公開號】CN104658010
【申請號】CN201510038294
【發明人】劉新華, 劉晶晶, 彭俊泉, 王忠賓, 譚超, 任衍坤, 張秋香, 劉澤
【申請人】中國礦業大學
【公開日】2015年5月27日
【申請日】2015年1月26日