基于單目視覺的礦井機車防撞預警系統設計.pdf

1、安全生產是煤礦安全的一個永恒話題，其中安全運輸又是安全生產中的一個重要組成部分。目前，我國絕大多數礦井的輔助運輸仍然采用軌道運輸，軌道安全運輸領域多是采用智能傳感器，如使用軌道電路探測儀和壓力傳感器等手段定點的對機車本身狀況進行檢測，不能有效的防止機車追尾事故與機車撞人事故發(fā)生。運輸事故呈不斷上升的趨勢，軌道安全運輸面臨嚴峻的考驗。針對此問題，本論文設計了一種安裝在機車前端的預警裝置，利用單目攝像機采集前方路況信息，通過圖像處理技術識別

2、機車與礦工，并進行主動測距，如判斷目標距離小于警戒值則報警，減少礦井下運輸事故。
　　 論文采用嵌入式處理器與視頻編碼芯片構建了礦井下防撞預警系統硬件平臺，利用嵌入式處理器負責圖像數據處理與預警機制的實現，視頻編碼芯片實現視頻數據采集與編碼。本文的防撞預警算法設計主要包括以下內容：①采用灰度拉伸與中值濾波兩個圖像預處理步驟實現圖像去噪、灰度增強。②提出了礦井下軌道形狀屬性檢測算法，彎道區(qū)域是運輸事故最容易發(fā)生的地方，因此軌道屬性

3、檢測就尤為重要，由于軌道在灰度圖像中的特征明顯，在閾值分割后根據軌道形狀確定軌道底端起始點，利用軌道區(qū)域上其它點與起始點間的斜率變化趨勢判斷軌道是否為彎道，并提出來一種快速直線檢測算法，設計了過已知點且限制斜率的Hough變換直線檢測算法；③研究了礦井下目標物識別算法，目標物識別分為正向前方機車與反向前方機車的識別、正向行走礦工與反向行走礦工識別，利用特征參數提取的方法識別目標，論文主要選擇圓形度與面積參數計算識別礦燈燈光。④提出來基于

4、軌間距的測距模型，預警決策的依據是機車前方目標物與本機車之間的距離，因此就需要對目標物進行測距，根據軌道間距為定值以及實驗數據擬合得到測距公式，根據目標物低端所在像素行的軌道間距確定實際距離值。⑤制定礦井下防撞預警決策，根據測距值、機車行駛速度與制動時間設計了三級防撞預警級別。
　　 論文中的算法均已在硬件平臺上得到了驗證，程序運行情況表明整套系統能夠滿足實時防撞預警需求，從而有效地減少了機車運輸事故發(fā)生，在論文的最后提出了本設