基于图像处理技术的煤矿井下钻孔深度测量方法

摘要

本发明公开了一种图像处理视频跟踪技术，具体是对打孔视频中的钻头运动进行跟踪，测量分析跟踪轨迹自动计算钻杆的数目，并根据钻杆数量来计算出钻孔深度，避免了人为因素造成的测量错误，可以实时或事后处理数据，并且测量的安全性好，解决了重大的安全隐患。基于图像处理技术的煤矿井下钻孔深度测量方法，对井下复杂环境中低质量视频的目标自动跟踪识别技术，该方法不仅能够解决井下运动目标复杂，井下工人对钻孔视频产生的遮挡问题，而且还能应对井下矿灯以及工人头顶灯中产生的复杂光照环境，同时跟踪结果自动定量分析及计数判断结果精度很高，系统的实时性高。

主权项

基于图像处理技术的煤矿井下钻孔深度测量方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤一，根据视频的帧率数自动计算钻头钻入过程的帧数FramIn＝打钻需时间(s)*视频帧率(帧/s)，以及退出过程的帧数FrameOut＝退钻所需时间需时间(s)*视频帧率(帧/s)；步骤二，选择打钻的钻头矩形框作为目标模板P，记录下目标模板P的位置和大小以及钻头的目标图像；步骤三，依据均值漂移目标跟踪算法采用核函数加权的特征直方图来描述目标模板P，在每帧中对目标模板P和候选目标模板q进行相似性度量，并沿着核直方图相似性的梯度方向迭代搜索目标位置，实现目标跟踪；所述目标跟踪就是根据上一帧的钻头目标位置y₀，在当前帧中寻找使距离最小或者相似性系数最大的位置y₁，在核窗宽确定的条件下，获得目标模板p和候选目标模板q的直方图模型后，模型之间的匹配距离定义为其中ρ为Bhattacharyya系数，通过不断地沿着相似性度量的梯度方向移动到新的位置直至收敛，得到当前新的位置；步骤四，钻井过程中钻头的运动为不断抖动着前进与后退，所以对跟踪结果的距离轨迹先采用中值平滑处理，平滑后某时刻t的偏移距离为d′(t)＝med{d(t‑k，t+k)}，其中k为滤波尺寸参数，通过寻找平滑后的跟踪结果偏移距离的显著跳跃判断单次钻杆运动的划分，同时需满足两次连续跳跃的时间差符合设定的时间要求，即满足T_i+1‑T_i＞a*(FrameIn+FrameOut)，a在0到1之间，为一个钻杆数量；步骤五，钻孔深度根据分析的钻井钻杆数量可方便测量得知：Depth＝钻杆长度*钻井钻杆数量。