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专利号: 2021111796166
申请人: 武汉工程大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
更新日期:2025-12-01
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种复杂环境下带式输送机边缘检测方法,其特征在于,该方法包括以下步骤:步骤一、获取自然环境下带式输送机的原始图像;

步骤二、在带式输送机的原始图像中,采用指定的坐标点框选出传送带ROI区域;

步骤三、使用归一化处理方法对ROI区域的图像对比度进行调整,并根据传送带上有物料和没有物料两种不同的情况下传送带边缘识别差异的问题,设置两种不同的归一化参数;

步骤四、使用Sobel边缘检测算子对图像进行竖方向上的增强,从而对边缘线进行加强,提取竖方向上的白线,即边缘线;

步骤五、对提取出的竖方向上的白线使用形态学膨胀操作进行增强,进行白点之间的膨胀后增大边缘线的连通区域,对处理后的图像进行二值化操作;

步骤六、对处理后的图像进一步执行八连通域算法,将传送带中间区域的大面积白点删除;

步骤七、找出提取后的图像中边缘线的两个头点和两个尾点,分别将四个点两两相连,最后将直线标注在原图中,得到带式输送机边缘检测结果;

所述步骤四的具体方法为:

对归一化处理后的图像,进行竖直方向上的sobel边缘检测,以增强竖线;

根据传送带图像特点,提出一种竖直方向边缘检测模板;根据直线水平且直线间的像素值比直线上的像素值大的特点,提出一种扩大差分方法,来对竖直方向边缘进行检测;竖直方向边缘检测模板如下:其中,Gy表示竖直方向sobel边缘检测后的结果值,A表示需要被边缘检测的图像像素矩阵;该模板大小为3x3,将该模板与图像进行卷积运算,增强图像的竖直方向上的点,并且在一定程度上弱化水平方向上的点从而减少干扰;

所述步骤六的具体方法为:

对提取出的二值化图像进行八联通域处理,对于每个pixel,统计其周围像素点的灰度值为0或255的个数;根据二值化处理可知,如果一个pixel是干扰因素的一部分,那么这个pixel在二值化结果中其灰度值一定是255,即白色;如果一个pixel是背景,则其灰度值是0即黑色;

所以对一个噪点来讲,其周围的pixel应该全是黑色的背景才对,即一个噪点pixel是白色的并且外包的8个相邻pixel全是黑色;如果图片分辨率够高,一个噪点实际上可能是有很多个pixel组成,即一个pixel是白色的并且相邻的8个pixel黑色的大于一个固定值,那么这个pixel就是噪点;对于不同环境下的传送带,这个固定值的阀值是固定的。

2.根据权利要求1所述的复杂环境下带式输送机边缘检测方法,其特征在于,所述步骤一的具体方法为:将摄像头固定在带式输送机的上方,通过固定的摄像头机位拍摄带式输送机,获取自然环境下带式输送机图像。

3.根据权利要求1所述的复杂环境下带式输送机边缘检测方法,其特征在于,所述步骤二的具体方法为:使用指定的坐标值,将包含传送带边缘的部分区域框选出来,将其从背景图中分割出来。

4.根据权利要求1所述的复杂环境下带式输送机边缘检测方法,其特征在于,所述步骤三的具体方法为:归一化处理的公式为:

其中,Ak表示需要被归一化的数组,Ai表示原有数组,P表示归一化操作后的得到的数组;AK不属于{max(Ai),min(Ai)},当AK等于max(Ai)时p=1,当AK等于min(Ai)时p=0,采用归一化算法使Ak数组的数值被平移或缩放到一个指定的范围。

5.根据权利要求1所述的复杂环境下带式输送机边缘检测方法,其特征在于,所述步骤五的具体方法为:使用固定化阈值对图像进行二值化操作,将图像上的像素点的灰度值设置为0或255,设定一个阈值T,用T将图像的数据分成两部分:大于T的像素群和小于T的像素群;即大于阈值的部分被置为255,小于部分被置为0,其表达式为:其中,dst(x,y)表示输出图像阈值,maxval表示最大灰度值,src(x,y)表示原图像灰度值,thresh表示设定的阈值T;根据图像在光照下的影响,对于不同场景的传送带设置不同的二值化阈值,在对比度弱的场景下减小阈值左值来增强传送带边缘,在对比度强的场景下增大阈值左值来减少其他噪点的影响。

6.根据权利要求1所述的复杂环境下带式输送机边缘检测方法,其特征在于,所述步骤七的具体方法为:根据处理后的图像,找出提取后的图像中边缘线的两个头点和两个尾点,分别将四个点两两相连,最后将直线标注在原图中,标定处传送带的边缘;根据标准判断传送带边缘的位置是否在设定范围内,检测得到的传送带边缘的位置在设定范围内,传送带判定为未跑偏,否则为跑偏。