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

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.

关键词：矿井电火花、电火花监测、图像识别、矿井光源、邻帧像素

所属期刊栏目：49

分类号：TD67(矿山电工)

资助基金：国家重点研发计划2016YFC0801800

在线出版日期：2023-08-22（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）

页数：共5页

页码：1-5