本發明涉及異物識別，具體而言，涉及一種煤礦區異物識別與監管系統。

背景技術：

1、煤礦區作為能源開發的主要場所，其安全生產和資源管理受到高度關注。煤礦環境具有高風險性，包括異物侵入等隱患，這種隱患嚴重威脅著人員安全和生產效率。

2、在對異物入侵進行識別的時候，需要對圖像進行一系列處理，包括預處理、調用模型進行物體識別等，由于異物識別需要進行持續性的監測，需要頻繁進行復雜的模型調用和識別處理，進而容易出現較大的算力資源消耗。

3、因此，需要對煤礦區異物識別與監管進行改進，實現性價比更高的異物識別與監管系統。

技術實現思路

1、本發明的目的在于提供一種煤礦區異物識別與監管系統，其可以實現性價比更高的異物識別與監管系統。

2、本發明通過以下技術方案實現：

3、一種煤礦區異物識別與監管系統，包括：

4、圖像采集模塊，用于周期性對監測區域進行圖像采集，得到初始圖像；

5、圖像處理模塊，用于對所述初始圖像進行處理，得到一組特征圖像組，所述特征圖像組包括多種特征圖像；

6、圖像比對模塊，用于對連續時間點的n組所述特征圖像組進行對比，判斷當前時間點的圖像差異是否超過預設的特征差異閾值；

7、異物判斷模塊，用于在所述圖像差異達到閾值時進行異物識別。

8、優選地，對所述初始圖像進行處理的方法為：

9、將所述初始圖像的分辨率調整為預設的標準分辨率；

10、將所述初始圖像轉換為灰度圖；

11、進行高斯濾波和歸一化處理；

12、通過gabor濾波器進行濾波處理。

13、優選地，所述通過gabor濾波器進行濾波處理的方法為：

14、分別設置多個濾波方向的gabor濾波器：

15、g(x,y；λ,θ,ψ,σ,γ),θ＝0°,45°,90°,135°；

16、其中，λ、ψ、σ、γ分別代表所述gabor濾波器的尺度、相位偏移、高斯包絡的標準差、縱橫比，θ代表所述gabor濾波器的濾波方向；

17、分別獲取濾波后的一組所述特征圖像組：

18、i1(x,y)＝i(x,y)*g(x,y；λ,0°,ψ,σ,γ)；

19、i2(x,y)＝i(x,y)*g(x,y；λ,45°,ψ,σ,γ)；

20、i3(x,y)＝i(x,y)*g(x,y；λ,90°,ψ,σ,γ)；

21、i4(x,y)＝i(x,y)*g(x,y；λ,135°,ψ,σ,γ)；

22、其中，*為二維卷積操作，i(x,y)代表輸入所述gabor濾波器的圖像中第x行第y列的像素的值，ij(x,y)代表經過所述gabor濾波器處理得到的第j個特征圖像中第x行第y列的像素點的特征值，j＝1,2,3,4。

23、優選地，所述對連續時間點的n組所述特征圖像組進行對比的方法為：

24、在獲取當前時間點以外的所述特征圖像組的同時獲取對應時間點的異物判斷結果，若為無異物則不做操作，若為有異物則清除異物；

25、分別獲取對連續時間點的n組所述特征圖像組中，當前時間點的所述特征圖像組和其他時間點的所述特征圖像組的子差異參考值；

26、根據所有所述子差異參考值獲取當前時間點的所述特征圖像組的綜合差異參數；

27、若所述綜合差異參數大于所述預設的特征差異閾值，則判斷為有異物并將當前時間點的所述特征圖像組送入所述異物判斷模塊，否則判斷為無異物。

28、優選地，所述當前時間點的所述特征圖像組和其他時間點的所述特征圖像組的子差異參考值的獲取方法為：

29、

30、其中，dn2i代表當前時間點的所述特征圖像組和第i個時間點的所述特征圖像組的子差異參考值，in,j(x,y)代表前時間點的第j個特征圖像中第x行第y列的像素點的特征值，ii,j(x,y)代表第i個時間點的第j個特征圖像中第x行第y列的像素點的特征值，圖像的分辨率為x×y，m為所述特征圖像的種類總數。

31、優選地，獲取當前時間點的所述特征圖像組的綜合差異參數的方法為：

32、

33、其中，dall為當前時間點的所述特征圖像組的綜合差異參數，αi為第i個時間點的權重。

34、優選地，所述第i個時間點的權重αi的獲取方法為：

35、

36、其中，e為自然常數。

37、優選地，所述進行異物識別的方法為：

38、建立安全數據庫，在安全數據庫中存儲多種安全物品的輪廓特征數據；

39、對當前時間點的所述特征圖像組分別進行輪廓識別，得到多個識別到的輪廓特征數據；

40、將識別到的所述輪廓特征數據分別與多種安全物品的輪廓特征數據進行對比；

41、若任意識別到的輪廓特征數據與所有安全物品的輪廓特征數據的差異均大于預設輪廓差異閾值，則判斷該輪廓特征數據對應的識別對象為異物并進行報警。

42、優選地，所述輪廓特征數據包括面積、周長、長寬比和圓度。

43、本發明的技術方案至少具有如下優點和有益效果：

44、本發明可以通過圖像采集模塊和圖像處理模塊得到覆蓋較多時間的圖像特征，有助于實現持續性強且可靠性強的圖像異物識別；

45、本發明通過gabor濾波器進行多方向的圖像處理，有助于提取方向、紋理和邊緣等特征信息，方便進行獲取更準確的圖像信息比對結果；

46、本發明對連續時間的圖像變化進行比較，以比較作為初步判斷的結果來決定是否需要調用模型進行準確的異物識別，在對預處理后的圖像進行差異對比的時候可以有效過濾掉光照、背景等非目標變化，還可以顯著降低誤報和漏報率有助于節約算力資源；

47、本發明在將當前時間點的圖像與歷史圖像進行比較的時候賦予不同時間點的圖像不同的權重，時間越接近的圖像對比結果的重要性越高，在提升對比全面性的基礎上還提升了連續時間的差異性對比的準確性；

48、本發明通過圖像采集、特征提取、連續時間的差異比對和異物識別的結合，構建了一個數據覆蓋全面且高性價比的煤礦區監測系統，具有很強的適應性。

技術特征：

1.一種煤礦區異物識別與監管系統，其特征在于，包括：

2.根據權利要求1所述的一種煤礦區異物識別與監管系統，其特征在于，對所述初始圖像進行處理的方法為：

3.根據權利要求2所述的一種煤礦區異物識別與監管系統，其特征在于，所述通過gabor濾波器進行濾波處理的方法為：

4.根據權利要求1所述的一種煤礦區異物識別與監管系統，其特征在于，所述對連續時間點的n組所述特征圖像組進行對比的方法為：

5.根據權利要求4所述的一種煤礦區異物識別與監管系統，其特征在于，所述當前時間點的所述特征圖像組和其他時間點的所述特征圖像組的子差異參考值的獲取方法為：

6.根據權利要求5所述的一種煤礦區異物識別與監管系統，其特征在于，獲取當前時間點的所述特征圖像組的綜合差異參數的方法為：

7.根據權利要求6所述的一種煤礦區異物識別與監管系統，其特征在于，所述第i個時間點的權重αi的獲取方法為：

8.根據權利要求1所述的一種煤礦區異物識別與監管系統，其特征在于，所述進行異物識別的方法為：

9.根據權利要求8所述的一種煤礦區異物識別與監管系統，其特征在于，所述輪廓特征數據包括面積、周長、長寬比和圓度。

技術總結
本發明提供了一種煤礦區異物識別與監管系統，涉及異物識別技術領域，目的是實現性價比更高的異物識別與監管系統，包括圖像采集模塊，用于周期性對監測區域進行圖像采集，得到初始圖像；圖像處理模塊，用于對初始圖像進行處理，得到一組特征圖像組，特征圖像組包括多種特征圖像；圖像比對模塊，用于對連續時間點的N組特征圖像組進行對比，判斷當前時間點的圖像差異是否超過預設的特征差異閾值；異物判斷模塊，用于在圖像差異達到閾值時進行異物識別。本發明具有異物識別全面可靠且節約算力資源的優點。

技術研發人員：賴旭剛,黃偉,戴英建,蒲春柏,殷郊,李開學,譚遠兵,蔣和財,陳國才,郭正文,劉文涌,晉兆玖,胡勇,姚江,陳永興,張杰雄,鄭思亮,李定強,李崇,房治國,向昭于,黃元詳,萬學金,李騰躍
受保護的技術使用者：四川省古敘煤田開發（集團）股份有限公司
技術研發日：
技術公布日：2025/4/24