基于矿井巷道人员图像定位的安全规则集约简方法

摘要

一种基于矿井巷道人员图像定位的安全规则集约简方法，属于煤炭矿井下的设备检测方法。约减方法：在规则集数据库中标记设备在规则集的位置信息；第一步：设计设备表、设备检查表、安全规则关联表和安全规则表；第二步：对矿井巷道人员进行图像定位；第三步：下载人员附近半径为R的区域内设备的安全规则集；定位方法：(1)待定位的目标Target位于三个WMSN节点摄像控件所构成的三角形之内；(2)待定位的目标Target位于三个WMSN节点摄像控件所构成的三角形之外；3个WMSN信标节点的摄像控件均采用相关参数规格，则3个WMSN信标节点获得目标的成像尺度信息在相同焦距的情况下，物体成像大小与距离成反比。在手持端不需要下载所有设备的安全规则集，提高了检测工作的效率。

主权项

一种基于矿井巷道人员图像定位的安全规则集约简方法，其特征是：该安全规则集约减方法包括，约减方法和矿井巷道人员图像定位方法；所述的约减方法有以下步骤：在规则集数据库中添加巷道坐标字段，标记该设备在规则集的位置信息；第一步：设计设备表、设备关联表、设备检查表、安全规则关联表和安全规则表；设备表和设备关联表，设备检查表和安全规则关联表都以设备表设备唯一标识ID为外键约束，安全规则关联表和安全规则表以安全规则集的唯一标识ID为外键约束；其中：设备表包含：设备唯一编号、位置信息和设备名称；设备关联表包含：设备唯一编号、临近设备的设备唯一编号；设备检查表包含：设备唯一编号、最后设备安全检测时间、设备故障信息和设备检查操作员姓名；安全规则关联表包含：设备唯一编号和安全规则集编号；安全规则表包含：安全规则集编号和安全规则；第二步：对矿井巷道人员进行图像定位；从WMSN节点中获得目标的图像信息，对其进行信息处理获得目标尺度信息，从而反演出相机到目标的距离比例，再根据三边测量法计算目标的位置；所述的矿井巷道人员图像定位方法：在目标定位分为两种情况：(1)待定位的目标位于三个WMSN节点摄像控件所构成的三角形之内；其中：d为目标成像大小，r为目标与相机之间的距离，D为相机之间的距离，a为目标与相机之间的夹角；(2)待定位的目标位于三个WMSN节点摄像控件所构成的三角形之外；其中的参数意义同上；对于以上两种情况，目标与3个WMSN节点摄像控件的连线所构成的3个角度之和均为360°；3个WMSN信标节点摄像控件均采用相关参数规格，则3个WMSN信标节点获得目标的成像尺度信息在相同焦距的情况下，物体成像大小与距离成反比；其中，f为WMSN信标节点摄像控件的焦距，为简化WMSN节点的硬件复杂度，焦距f常设定为常量；h为目标的实际物理尺度，一个具体确定的目标，在短时摄像过程中的尺度往往是保持不变的，因此也是一个常量；r1和r2是目标Target的距离WMSN节点摄像控件的两个距离；d1和d2是目标Target在r1和r2的距离下在WMSN节点摄像控件中的成像尺度；有以下关系成立：$\left\{\begin{array}{c}\frac{h}{r_1}=\frac{d_1}{f}\\ \frac{h}{r_2}=\frac{d_2}{f}\end{array}\right.---\left(1.1\right)$有以下关系成立：$\frac{r_2}{r_1}=\frac{d_1}{d_2}---\left(1.2\right)$即：$r_2=\left(\frac{d_1}{d_2}\right)\times r_1---\left(1.3\right)$同样可以得到关系：$r_3=\left(\frac{d_1}{d_3}\right)\times r_1---\left(1.4\right)$WMSN信标节点摄像控件和目标的关系，由三角函数可知：$\cos \left(a_1\right)=\frac{{r_1}^2+{r_2}^2-{D_1}^2}{2\times r_1\times r_2}---\left(1.5\right)$$\cos \left(a_2\right)=\frac{{r_2}^2+{r_3}^2-{D_2}^2}{2\times r_2\times r_2}---\left(1.6\right)$$\cos \left(a_3\right)=\frac{{r_3}^2+{r_1}^2-{D_3}^2}{2\times r_3\times r_1}---\left(1.7\right)$a₁+a₂+a₃＝2×π  (1.8)其中，目标的成像尺度d1，d2，d3，可以根据对监控图像的分析而得到，3个WMSN信标节点摄像控件之间的距离D1，D2，D3，可以根据它们的布置情况直接测量得到，因此这六个变量为已知量；目标与WMSN信标节点摄像控件之间构成的3个夹角a1，a2，a3均是未知量，但是它们满足关系式(1.8)，目标与WMSN信标节点摄像控件之间的距离r1，r2和r3是待测量的未知数，因此，对于这6个未知数，可以由式(1.3)，(1.4)，(1.5)，(1.6)，(1.7)和(1.8)构成的方程组解得；覆盖设备发现算法：解出的位置坐标作为圆心，设定一个半径R，计算出该圆的覆盖范围。第一步：遍历设备关联表，逐个计算临近设备的是否包含在覆盖范围内，如果设备覆盖在R半径的范围内，则进行第二步，如果没有则第三步。第二步：以覆盖的设备ID查找设备关联表，重复第一步。第三步：则算法停止，覆盖的设备确定。确定被覆盖所有设备的安全规则集都下载到手持设备端。