一种基于图像处理的捣固焦炉煤饼高度检测方法

摘要

本发明的目的在于提供一种基于图像处理的捣固焦炉煤饼高度检测方法。通过设置多组摄像头结合现场捣固情况对摄像头进行角度校正，使捣固锤在最后捣固时最高位置不超过图像视野的上沿位置；实时采集图像，使用帧间差分对图像进行二值化处理，标记捣固锤在图像中的运行轨迹；然后进行捣鼓锤规则模型算法匹配，找出捣鼓锤顶端所处在图像中的行数；根据行数计算出捣固锤顶端在图像中实际对应的高度，根据摄像头底部所处捣固煤饼高度和捣固锤顶端在图像中高度之和就是捣固煤饼的总高度，整体操作方便快捷。

说明书

技术领域

本发明涉及捣固煤焦化生产过程中高度计量检测，具体指一种基于图像处理的捣固焦炉煤饼高度检测方法。

背景技术

经过前期大量的市场调查研究，我们了解到在目前炼焦生产工艺的煤饼捣固过程中，无法精确测量和记录捣固煤饼的高度，更多时候是凭经验直接判断，测高的精度没有保障，煤饼的捣固高度不好把握，导致生产的焦炭质量没有保障，很大程度上影响企业的生产效益和生产成本。

根据现场情况，发明了一种基于图像处理的捣固焦炉煤饼高度检测方法，此方法能够检测捣固煤饼时的煤饼完成高度，为操作人员提供参考，并在捣固完成后得到最终煤饼高度数据并记录于系统中。

本方法采用成熟的数字图像处理技术，通过在捣固站上水平位置安装若干个高清摄像头(一般是8组高清摄像头)，对捣固锤的运动过程进行实时图像数据采集，然后对采集到的图像数据经过算法分析和处理，计算得出捣固煤饼的实时高度，在捣固完成后得到最终的煤饼高度数量。

发明内容

本发明提供了一种基于图像处理的捣固焦炉煤饼高度检测方法，以解决现有不能对煤炼焦过程中捣固煤饼高度检测计量的问题。

一种基于图像处理的捣固焦炉煤饼高度检测方法，主要步骤包括：

第一步安装摄像头设备，在捣固站煤饼最后一米捣固高度垂直位置、捣固站的宽度平均安装摄像头。

第二步，结合现场捣固情况对摄像头进行角度校正，使其最后捣固时捣固锤最高位置不超过图像视野的上沿位置。

第三步，对每个摄像头实时采集图像，预处理图像后，使用帧间差分算法实时对预处理后的每组捣鼓锤图像进行处理，并二值化处理后的图像，标记捣固锤在图像中的运行轨迹。

第四步，对二值化图像后进行捣鼓锤捣鼓规则模型算法匹配，找出捣鼓锤顶端所处在图像中的行数。

第五步，对帧间差分后的图像进行模板匹配，计算出捣固锤顶端在图像中高度(高度＝图像行数X图像分辨率)。

第六步，根据摄像头底部所处捣固煤饼高度和捣固锤顶端在图像中高度之和就是捣固煤饼的总高度。

在基准位置安装摄像头，能实时检测最终捣鼓时煤饼高度；对图像进行帧间差分算法处理，二值化图像，标记捣固锤在图像中的运行轨迹；对捣鼓运动轨迹数据进行规则模型算法匹配，找出捣鼓锤顶端所处在图像中的行数；计算出捣固锤顶端在图像中高度后，即可得出最终捣固煤饼的高度。

本发明提出了一种基于图像处理的捣固焦炉煤饼高度检测方法。该发明能实时检测出捣固焦炉捣固煤饼高度，在捣固完成后根据检测的实时煤饼高度数据计算得到焦炉最终装煤高度。

附图说明

图1为本发明提供的一种基于图像处理的捣固焦炉煤饼高度检测方法的实施例流程图；

图2为本发明提供的一种基于图像处理的捣固焦炉煤饼高度检测方法实例图；

图3为本发明提供的一种基于图像处理的捣固焦炉煤饼高度检测方法标记捣固锤高度的效果图；

图4为本发明提供的一种基于图像处理的捣固焦炉煤饼高度检测方法计算摄像头对应的捣固锤顶端高度的效果图；

图5为本发明提供的一种基于图像处理的捣固焦炉煤饼高度检测方法的最终高度原理图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，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，都属于本发明保护的范围。

结合图1至5，本发明提供一种基于图像处理的捣固焦炉煤饼高度检测方法，所述方法包括以下步骤：

步骤S1，在捣固站煤饼最后一米捣固高度垂直位置、捣固站的宽度平均安装摄像头；

步骤S2，校正摄像头拍摄角度,使其最后捣固时捣固锤最高位置不超过图像视野的上沿位置,现场标记摄像头图像最底点处于实际捣固高度；在基准位置安装摄像头，能实时检测最终捣鼓时煤饼高度；

步骤S3，对图像进行预处理，包括除噪、宽动态等，使用帧间差分算法实时对预处理后的每组捣鼓锤图像进行处理，并二值化处理后的图像，标记捣固锤在图像中的运行轨迹；

步骤S4，对二值化图像后进行捣鼓锤规则模型算法匹配，找出捣鼓锤顶端所处在图像中的行数；

步骤S5，根据行数计算出捣固锤顶端在图像中实际对应的高度，其中高度＝图像行数X图像分辨率行数；

步骤S6，根据摄像头底部所处捣固煤饼高度和捣固锤顶端在图像中高度之和就是捣固煤饼的总高度。

在使用是一般在捣固焦炉的捣固站煤饼最后一米捣固高度垂直位置、捣固站的宽度平均安装8组摄像头。如图2所示，同时根据现场情况安装LED灯补光，避免光线不足时对摄像头图像造成的影响，安装摄像头时需要保证捣固锤在摄像头的视野范围内。

再结合现场捣固情况对摄像头进行角度校正，使在最后捣固时捣固锤最高位置不超过摄像头的图像视野的上沿位置。

通过对每个摄像头图像的实时采集，使用高斯平滑滤波器对图像进行去噪，图像去噪声后的效果，预处理图像后，对前后两帧图片进行帧间差分算法处理，并对图像进行二值化处理，图像在二值化后得出捣鼓锤在图像中的运行轨迹，如图3所示。

对二值化图像后进行捣鼓锤规则模型算法匹配：

1、依次从上至下、从左至右对二值化图像的像素点进行判断；

2、当一行中连续二值化白点的数量大于N，或者白点中间断黑点数量小于M时，记录此行行号L，并把有效行数Sum_E加1；

3、依次对L+1，L+2...行进行第2步判断，当以下LN行都满足第2步条件时，只对有效行数Sum_E进行加N，当Sum_E大于设定值时，表示记录的行号所在位置是捣鼓锤顶部；

4、当以下L+1，L+2...行中有不满足第2步条件时，把记录的行号L和有效行数清零，对此帧图像余下部分进行第2步算法操作；

5、当检测到捣鼓锤时返回捣鼓锤顶部所在行数，当没有检测到捣鼓锤时返回0行；

找出捣鼓锤顶端所处在图像中的行数，计算出捣固锤顶端在图像中高度(高度＝图像行数X图像分辨率)，如图4所示。

根据摄像头底部所处捣固煤饼高度Vh和捣固锤顶端在图像中高度(Dh)之和就是捣固煤饼的总高度Sh，Sh＝Vh+Dh。如图5所示。

本发明能实时检测出捣固焦炉捣固煤饼高度，在捣固完成后根据检测的实时煤饼高度数据计算得到焦炉最终装煤高度，方便快捷，准确有效。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。