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基于图像邻帧像素灰度和的矿井电火花识别及报警方法研究

孙继平 李小伟 王建业

孙继平,李小伟,王建业. 基于图像邻帧像素灰度和的矿井电火花识别及报警方法研究[J]. 工矿自动化,2023,49(7):1-5.  doi: 10.13272/j.issn.1671-251x.18141
引用本文: 孙继平,李小伟,王建业. 基于图像邻帧像素灰度和的矿井电火花识别及报警方法研究[J]. 工矿自动化,2023,49(7):1-5.  doi: 10.13272/j.issn.1671-251x.18141
SUN Jiping, LI Xiaowei, WANG Jianye. Research on mine electric spark recognition and alarm method based on the sum of adjacent frame pixel grayscale of images[J]. Journal of Mine Automation,2023,49(7):1-5.  doi: 10.13272/j.issn.1671-251x.18141
Citation: SUN Jiping, LI Xiaowei, WANG Jianye. Research on mine electric spark recognition and alarm method based on the sum of adjacent frame pixel grayscale of images[J]. Journal of Mine Automation,2023,49(7):1-5.  doi: 10.13272/j.issn.1671-251x.18141

基于图像邻帧像素灰度和的矿井电火花识别及报警方法研究

doi: 10.13272/j.issn.1671-251x.18141
基金项目: 国家重点研发计划资助项目(2016YFC0801800)。
详细信息
    作者简介:

    孙继平(1958—),男,山西翼城人,教授,博士,博士研究生导师,中国矿业大学(北京)原副校长;获国家科技进步奖和技术发明奖二等奖4项(第1完成人3项);作为第1完成人获省部级科技进步特等奖和一等奖8项;作为第1完成人主持制定中华人民共和国煤炭行业、安全生产行业和能源行业标准48项;作为第1发明人获国家授权发明专利100余件;主持制定《煤矿安全规程》第十一章“监控与通信”;作为第1作者或独立完成著作12部;被SCI和EI检索的第1作者或独立完成论文100余篇;作为国务院煤矿事故调查专家组组长参加了10起煤矿特别重大事故调查工作;E-mail:sjp@cumtb.edu.cn

  • 中图分类号: TD67

Research on mine electric spark recognition and alarm method based on the sum of adjacent frame pixel grayscale of images

  • 摘要: 尽早发现矿井电火花并报警,可避免或减少瓦斯和煤尘爆炸及矿井火灾事故发生。井下没有日光、月光及星光等自然光源,影响矿井电火花识别的主要是矿井光源。通过调整摄像机的安装位置及角度,可以避免或减少矿井固定光源对电火花识别的影响,但不能解决矿井移动光源对电火花识别的影响。不同形式电路产生的电火花放电周期不同,但电火花放电时间均小于4 ms。闪光光源最小亮持续时间为240 ms。因此,可利用电火花发光时间短、矿井移动光源对摄像机照射时间较长的特点,排除矿井移动光源对摄像机照射的影响。摄像机在较高帧频下拍摄,电火花图像具有1帧暗−1帧亮−1帧暗的特征,即“暗−亮−暗”的帧特征。有电火花的“亮”帧,单帧图像像素灰度和较大;无电火花的“暗”帧,单帧图像像素灰度和较小。移动光源对摄像头的照射是变化的,经历了无光−有光−无光过程。在无电火花的情况下,摄像机同样在较高帧频下拍摄,无论是移动常亮光源还是移动闪光光源的图像均不会出现“暗−亮−暗”的帧特征。基于电火花图像独有的“暗−亮−暗”的帧特征,提出了基于图像邻帧像素灰度和的矿井电火花识别及报警方法:实时采集监控区域视频图像;根据设定的帧频,对视频图像进行分帧预处理,分别计算单帧图像像素灰度和;若当前帧图像像素灰度和与前一帧图像像素灰度和之差小于预先设定的阈值,则继续采集视频图像,否则计算当前帧图像像素灰度和与后一帧图像像素灰度和之差;若该差值小于预先设定的阈值,则继续采集视频图像,否则发出矿井电火花报警信号;矿井电火花报警后,若人工没有启动应急响应,则继续进行矿井电火花报警,否则退出当前报警状态,继续采集视频图像。通过该方法可有效消除移动常亮光源和闪光光源的干扰。

     

  • 图  1  基于图像邻帧像素灰度和的矿井电火花识别及报警方法流程

    Figure  1.  Flow of mine electric spark recognition and alarm method based on the sum of adjacent frame pixel grayscale of images

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出版历程
  • 收稿日期:  2023-07-07
  • 修回日期:  2023-07-14
  • 网络出版日期:  2023-08-03

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