智能圖像識别系統

智能圖像識别系統

一、概述

　　本項目的總體目标是自動檢測(cè)傳(chuán)送帶運行狀态，如果皮帶跑偏或者檢測(cè)到皮帶撕裂，進行自動預警。同時，利用圖像測(cè)量技術檢測(cè)傳(chuán)送帶煤堆體積，預估傳(chuán)送重量。
二、具體功能
　　1、圖像採集與傳輸
　　實現高速圖像採集，用於(yú)檢測和識别處理，並(bìng)将圖像傳送到監控中心進行實時顯示。
　　2、自動檢測皮帶兩側(cè)邊(biān)界
　　對皮帶兩側(cè)邊(biān)界進行檢測，判斷皮帶是否跑偏。
　　3、自動探傷
　　對皮帶(dài)是否撕裂進行檢測(cè)，自動定位撕裂所在位置。
　　4、自動報警
　　如果皮帶(dài)跑偏或者發現撕裂，進行報(bào)警。
　　5、自動檢測煤堆體積
　　對(duì)煤堆的體積進行測(cè)量，預估重量。
三、硬件系統

　　硬件系統包括圖像採(cǎi)集系統、光電檢測系統、輔助光源系統、計算機工業控制系統、通訊系統、報(bào)警系統、設備防雨防塵裝置和設備支架。硬件系統結構框圖和示意圖如圖1和圖2所示。

圖1.系統硬件結構圖

　　(1)輔助光源
　　爲瞭(le)全天時拍攝清晰圖像，該系統需要輔助光源，配合環境光較低時圖像的圖像採(cǎi)集。

　　(2)圖像採集
　　将光信号數字化成圖像信息，並(bìng)進行傳輸、運算、存儲(chǔ)和顯示。

　　（3）視頻格式轉換
　　由於(yú)當前監控錄像廠商（如海康、大華等）的視頻格式都很特殊，導緻當前許多播放軟件無法對採集到的視頻進行播放。用戶可以通過該功能将這些格式文件轉換爲AVI、MPG、WMV、MP4、RMVB等主流視頻格式。並(bìng)且提供視頻窗口錄制的手段把視頻轉換爲易讀格式。
　　（4）工控機
　　現場工控機接受傳輸來的原始圖像信号，並(bìng)進行視頻測(cè)量和自動探傷的處理，完成整個系統的軟件實現和控制。
　　監控室的工控機對相機採(cǎi)集的圖像進行實時顯示；當現場工控機檢測有皮帶裂縫或皮帶跑偏時，顯示相應的圖像，並(bìng)啓動報警。
　　（5）通訊系統
　　通訊系統包括電機控制系統與圖像採(cǎi)集之間的通訊、圖像傳輸通訊、以及報(bào)警通訊。
　　（6）報警系統
　　當檢測有帶裂縫或皮帶跑偏時，啓動自動報(bào)警功能，並(bìng)與總控進行通訊，發出警告。
　　（7）防爆防塵裝置
　　對於(yú)在井下運行的設備，如圖像採(cǎi)集設備、工控機等，一定要進行防爆防塵，以達到設備正常穩定運行。
四、軟件系統
　　軟件系統主要實現的功能有實現的圖像測(cè)量、邊(biān)界識别、自動探傷、實時增強、視頻複原與視頻标注等。
　　圖像測量
　　軟件通過採(cǎi)用基於(yú)SFM的多視角立體匹配技術對於(yú)監控場景中煤堆的長寬高等形狀信息進行測量，對煤堆的重量、傳送的速度等信息進行預測，爲傳送帶電機的無極調速提供反饋信息。
　　邊界識别
　　採(cǎi)用Line特征檢測算子提取圖像中的邊(biān)緣特征，然後通過Hough變換技術對皮帶兩側的邊(biān)界線進行識别，進而通過邊(biān)界線的斜率判斷皮帶是否跑偏。
　　自動探傷
　　系統基於(yú)生成對抗網絡設計一種工件表面在線缺陷檢測方法，利用神經網絡構建圖像中内蘊結構特征空間，並(bìng)将檢測圖像映射到該空間中，通過預先訓練的判别網絡檢測圖像中缺陷位置。該方法無需手動設計特征，可自動實現傳送帶表面的在線缺陷檢測。
　　4.視頻實時增強
　　①直方圖增強。當(dāng)視頻内容中目标物體和場(chǎng)景近似時，通過直方圖增強可以明顯地增加對比度，使得目标更容易觀察，增強圖像的視覺效果。
　　②Retinex增強。對於(yú)視頻場(chǎng)景中出現的陰暗區域。通過Retinex方法能很好地消除。
　　5.視頻複原
　　①視頻實時去噪。在低照明度的情況下，監控錄像噪聲嚴重。很難看清目标的細節。本系統将引入視頻實時去噪技術（包括BM3D和3DDCT等），抑制噪聲對(duì)於(yú)探傷的幹擾。
　　②視頻實時去塵。灰塵是除照明度和監控設備性能外另一個重要的影響監控錄像質量因素。本系統将採(cǎi)用基於(yú)DCP的去塵方法，來去除視頻中的塵霧，恢複清晰的視頻。
　　6.視頻内容标注功能
　　當系統在視頻中發現可疑區域後，可利用軟件對可疑區域進行截屏、截取視頻片段，並(bìng)對可疑區域出現時間、地點等進行規範描述，列入規範表格進行存儲(chǔ)，以便下一步分析、應用。