浅谈机器视觉技术在煤矿中的应用前景

浅谈机器视觉技术在煤矿中的应用前景 No . 5 第 5 期工 矿 自 动 化 May 2010 2010 年 5 月Indust r y a nd Mine A uto matio n () 文章编号 :1671 - 251 X 201005 - 0030 - 03 浅谈机器视觉技术在煤矿中的应用前景 田 原 () 煤炭科学研究总院太原研究院 ,山西 太原 030006 摘要 :煤炭开采过程的机械化 、自动化和信息化是煤矿安全高效运行的必由之路 ,机器视觉技术是煤炭 生产自动化和信息化以及矿井数字化和可视化的重要组成部分 。文章介绍了机器视觉的概念和特点 ,论述 了机器视觉技术用于煤矿的现实意义 ,指出了这一技术在煤炭行业的应用前景 ,并分析了机器视觉技术应用 于煤矿井下时需要解决的问题 。 关键词 :煤矿 ; 自动化 ; 信息化 ; 机器视觉 ; 可视化 ; 应用前景 中图分类号 :TD672 ; TP242 . 62文献标识码 :B B rief Di scu s sio n of App licatio n Pro sp ect of Tec h nolo gy of Mac hi ne Vi sio n i n Co al Mi ne T IA N Yua n ( )Taiyua n In stit ut e of Chi na Coal Re sea rc h In stit ut e , Taiyua n 030006 , Chi na Abstract : Mecha nizatio n , a uto matio n a nd i nfo r matizatio n of coal mi ni ng a re i nevila ble co ur se s of saf e a nd eff ective p ro ductio n i n coal mi ne a nd t he t ec h nolo gy of mac hi ne vi sio n i s a n i mpo r t a nt p a r t of a uto matio n , i nfo r matizatio n , digitizatio n a nd vi sualizatio n of mi ne p ro ductio n . The p ap e r i nt ro duced t he co ncep t a nd c ha ract e ri stic s of t he t ech nolo gy of machi ne vi sio n , di scu sse d p ratical si gnifica nce of app l yi ng machi ne vi sio n i n mi ne , a nd i ndicat ed it s app licatio n p ro sp ect i n mi ne i ndu st r y. Fi nall y , t he p ap e r a nal yze d so me p ro ble ms w hich mu st be sol vel w he n t he t ec h nolo gy of mac hi ne vi sio n i s app lied i n mi ne . Key words : mi ne , a uto matio n , i nfo r matizatio n , mac hi ne vi sio n , vi sualizatio n , app licatio n p ro sp ect 环节 ,尤其是煤矿井下 ,对于提高煤炭生产的自动化 0 引言和信息化水平 、减轻工人劳动强度 、实现煤炭的安全 近数十年来 ,机器视觉作为一种基于图象信息高效生产具有重要意义 。 的传感方式 ,正被应用于越来越多的行业和场合尤 1 机器视觉的概念和特点其是恶劣或危险 的场 合中 , 以 代替 人 完成 检测 、识 别 、测量 、引导等传统上需要经验和主观判断完成的 视觉使人类得以感知和理解周边的世界 。据统 计 ,人类从外部世界获得的信息约有 70 %以上是由 工作并 表 关于同志近三年现实表现材料材料类招标技术评分表图表与交易pdf视力表打印pdf用图表说话 pdf 现出优越 的 性能 。安全 高效 的煤 炭 生产 一直是煤炭行业的追求 ,这一 要求 对教师党员的评价套管和固井爆破片与爆破装置仓库管理基本要求三甲医院都需要复审吗 近年来由于全社 视觉获取的 。这既说明视觉信息量的巨大 ,也表明 会对安全生产的愈加重视和对高产量的追求正在变 人类对视觉信息有较高的利用率 ,同时又体现了人 得越来越迫切 。将机器视觉技术应用于煤矿各生产 类视觉功能的重要性 。机器视觉的目的就是通过图 象感知和理解周围环境 ,以复制并延伸人类视觉的 效果 。 收稿日期 :2010 - 02 - 08 ( 基金项目 :天地科技股份有限公司科技发展基金项目 TZ - JJ 1 . 1 机器视觉的概念 ) - 09 - SXMJ - 7 , 科 研 院 所 技 术 开 发 研 究 专 项 资 金 项 目 机器视觉技术是计算机科学的一个重要分支 , ( )2009 E G122179 它涉及到计算机 、图象处理 、模式识别 、人工智能 、光 ( ) 作者简介 : 田 原 1976 - , 男 , 山 西 河 曲 人 , 工 程 师 , 博 士 , 学 、机械等多个领域 ,其功能及应用范围随着工业自 2007 年毕业于清华大学 材料 关于××同志的政审材料调查表环保先进个人材料国家普通话测试材料农民专业合作社注销四查四问剖析材料 加工工程专业 ,现主要从事煤矿自动化 动化的发展逐渐完善和推广 。简言之 ,机器视觉就 相关技术的研究与开发工作 ,已发表文章 9 篇 。E2mail : hit t y3146 @ gmail . co m 是用成像系统和计算机及相应软件代替人的眼睛和 生任何破坏性影响 ,从而提高系统适应性和可靠性 ; ,其中视觉信息传感器目息 () 2信息丰富和直观 。这是其它传感器无可比 人不可缺少的传感器 ,利用拟的优势 。 机器人可以完成环境感知 、 与人相比 ,机器视觉技术具有如下特点 : 任务 ,从而极大地提高设备 () 1长时间稳定工作 ,人类难以长时间进行稳 介入 。其结果是在提高生产定和客观的观察 ,而机器视觉则可以长时间稳定地 员从恶劣环境中解脱出来并按照一定标准执行测量 、分析和识别任务 ,具有判断 伤亡率 。 速度快和效率高的特点 ; 2 . 3 矿井可视化是政策导 () 2可以在恶劣环境下工作 ,如辐射 、高温 、低 在日前科技部等部门联 工矿自动化 ?32 ?2010 年 5 月 作面单机设备的网络工况监测 、采煤机自适应技术 、,进一步研究图象中各目标两个应用层次的基础上 的性质和它们之间的相互联系 ,并得出图象内容含 工作面直线推进监测监控技术 、低能见度视频监控 技术等在内的综采工作面自动化生产控制系统 ,实现 义的理解以及对客观场景的解释 ,从而指导和规划 综采工作面生产过程自动化控制 ;要发展矿井数字信 行动 。这一层次的应用属于视觉技术最高层次的应 息与可视化技术 ,实现矿井下和地面生产系统的集中 用 ,包括用于上下井人员考勤的人脸识别技术 、移动 监测监控和矿井管理网络化 、信息化和可视化 。 设备的自动引导 、特种机器人的视觉检测和控制技 矿井的可视化与数字化必然离不开机器视觉技 术等 。这个层次的视觉技术应用需要解决的问题是 术 ,这也表明以机器视觉技术为基础的矿井可视化 、 借助人工智能和模式识别的理论对图象中包含的信 数字化是煤炭行业发展的政策导向和发展趋势 。 息进行解释和推理 。 总之 ,提高煤炭开采的机械化 、自动化和信息化 3 机器视觉技术在煤矿中的应用前景水平 ,实现少人甚至无人矿井是改善煤矿井下安全 形势 、减少人员在事故中的伤亡率的必由之路 。这 机器视觉技术的信息载体是图象 ,从图象的角 度划分 ,机器视觉在煤矿中的应用可分为 3 个层次 ,就要求大力发展矿井监控技术 ,从而为图象和视觉 即场景监视 、场景描述和场景解释 。 视觉技术应用技术在煤矿井下的应用提供广阔的应用前景 。 的第一个层次是场景监视 ,即将 4 结语 现场图象不作任何处理直接显示在远程显示器上 , 或者将现场采集的图象输入图象处理设备进行适当 综上所述 ,机器视觉技术在煤矿有广阔的应用 处理后以便于人眼观察的方式显 示在 远程 显 示器 前景 ,但由于煤矿特殊的工况 ,如光照差 、粉尘严重 、 上 ,主要用于监视现场是否有异常情况发生 ,其特征 潮湿和水雾 、狭小空间 、震动和冲击 、电磁干扰等 ,使是输入和输出都是图象 。这个层次的应用是最广泛 得机器视觉技术在这一场合的应用面临诸多技术难 的 ,如散布在矿区地面或井下各个重要位置的摄像 点需要解决 。 (头 ,以及用于特种机器人 如执行抢险或救援任务的 虽然机器视觉技术用于煤矿还存在一些技术难 ) 机器人的视觉传感器 ,使工作人员无法到达或无法 点需要解决 ,但其对于提高煤矿装备的自动化 、信息 长期值守的重要位置的实时场景可以集中显示在中 化水平 ,改善井下安全形势 、提高生产效率和减轻劳 央控制室或指定地点 。这个层次的视觉技术应用需 动强度等有重要意义 。因此 ,必将在今后一段时间 要解决的问题是图象和视频的远程传输 ,如对图象 内得到广泛的应用 。 的压缩编码以减少所需存储空间或传输时间和对传 参考文献 :输通路的要求 。 [ 1 ] 章毓晋 . 图像处理和分析 [ M ] . 北京 :清华大学出版社 ,视觉技术应用的第二个层次是场景描述 ,即将 1999 . 现场采集的图象输入图象处理设备 ,经过适当处理 姜智敏 . 坚持科学发展 ,积极应对挑战 ,努力推进煤炭 [ 2 ] 后对图象中感兴趣的目标进行检测和测量 ,以获得 工业健康可持续发展 [ C ]/ / 中国煤矿信息化与自动化 ( ) 高层论坛暨中国矿业大学 北京百年校庆学术会议 , 其客观信息 ,从而建立对场景和目标的描述 ,其特征 2009 ,北京 . 是输入图象输出数据 。这里的“数据”可以是对目标 孙继平 . 矿井监控关键科学技术问题 [ C ]/ / 中国煤矿 特征测量的结果 ,或是基于测量的符号表示 ,描述了 () 信息化与自动化高层论坛暨中国矿业大学 北京百年 [ 3 ] 图象中目标的特点和性质 。这个层次的应用领域最 校庆学术会议 ,2009 ,北京 . 徐 德 ,谭 民 ,李 原 . 北京机器人视觉测量与控制 为宽广 ,包括物体有无检测 、物位液位检测 、温升及 [ M ] . 北京 :国防工业出版社 ,2008 . 着火点检测 、漏电检测 、空间几何尺寸测量 、物体位 [ 4 ] 张广军 . 视觉测量 [ M ] . 北京 :科学出版社 ,2008 . 置姿态测量 、三维形貌测量等 。这个层次的视觉技 T IA N Yua n , DU Do ng , HO U Runshi . A Mo del of [ 5 ] 术应用需要解决的问题是针对特定用途的机器视觉 A uto matic Detectio n System fo r Wel d Def ect s Ba sed o n [ 6 ] 硬件平台建立和图象处理算法的开发 。目前的研究 Machine Vi sio n [ C ]/ / L ect ure No te s in Co nt rol a nd 热点 ———掘进机自动定位 ,即掘进机空间位置姿态 Info r matio n Science s , Heidel ber g : Sp ringer Berlin , 2007 . 自动测量问题 ,机器视觉技术就是较好的解决 方案 气瓶 现场处置方案 .pdf气瓶 现场处置方案 .doc见习基地管理方案.doc关于群访事件的化解方案建筑工地扬尘治理专项方案下载 之一 。 视觉技术应用的第三个层次是场景解释 。在前