1.基于计算机视觉的智能除尘方法,其特征在于:所述方法包括以下步骤:
步骤一:智能除尘系统利用计算机视觉子系统基于灰尘分布画面中的灰尘特性,分析判断画面中非灰尘飘絮物并进行排除,当光源变化引起计算机视觉子系统无法完整捕捉画面时,开启多方位计算机视觉仪器工作,捕捉缺失画面灰尘分布情况;
步骤二:基于工厂各工作区域,计算机视觉对与光源不同距离的灰尘进行高动态范围画面捕捉,通过色调映射平衡捕捉画面的光源;
步骤三:增加计算机视觉捕捉画面的信噪比,基于异或图像处理,精准识别画面中不同光源的灰尘分布密度;
步骤四:系统基于工厂产生灰尘的设备出口处至整个扩散区域进行除尘参数的采集,智能除尘子系统进行区域化灰尘密度的计算;
步骤五:系统基于划分的各区域灰尘密度值,调整智能除尘子系统对各区域开展除尘工作所需相关参数;
所述分析判断画面中非灰尘飘絮物并进行排除的具体实施过程如下:
步骤11:计算机视觉子系统基于智能除尘系统数据库调取工厂内现存的灰尘形状大小数据;
步骤12:针对不同形状大小的灰尘,系统中的传感器分别检测灰尘在工厂内机器工作、有人员或物体移动以及周围环境相对静止的情况下不同的移动速率,将检测到的移动速率数据上传至数据库;
步骤13:系统将数据库中灰尘不同形状大小下的不同移动速率作为计算机视觉捕捉灰尘的判断标准,计算机视觉依据判定标准捕捉灰尘分布画面;
步骤14:完成画面捕捉后,计算机视觉子系统提取画面中的所有灰尘颗粒,使用灰度共生矩阵方法识别图像中灰尘的纹理特征,排除图像捕捉过程中出现相同形状大小、基于当前捕捉时刻与灰尘有相同移速的其他非灰尘物被计算在灰尘分布中;
所述计算机视觉进行高动态范围画面捕捉并通过色调映射平衡捕捉画面的光源具体实施过程如下:步骤21:当计算机视觉主仪器未检测到某一时刻灰尘分布区域较上一时刻分布区域出现断层式减小时,即光源对画面的影响在可接受范围内无需开启辅助仪器,为进一步减少光源对计算机视觉画面捕捉的影响,主仪器对接近光源和远离光源的灰尘进行高动态范围捕捉;
步骤22:计算机视觉子系统基于工厂内各区域接近光源和远离光源的画面进行色调色阶调节,接近光源的亮度值大,画面中白色显色范围广,此时高动态范围将该区域曝光度、白色色彩值减小,增加黑色色彩值及对比对度,而远离光源的画面黑色显色范围广,则增加曝光度和白色色彩值,减小黑色色彩值,其余值域不做调节;
所述精准识别画面中不同光源灰尘分布密度具体实施过程如下:
步骤31:计算机视觉子系统提取捕捉画面信号平均值与噪声值,以直方统计图均衡化画面信噪比,提高灰度值与色彩增加画面信噪比,生成灰色画面图像上传系统;
步骤32:系统采用异或逻辑运算对图像进行处理,由于增加信噪比后生成为灰色画面图像色调偏暗,选用全白图像作为参考图像,对各像素进行二进制运算,并划分图像中接近光源和远离光源的区域;
步骤33:系统读取图像中接近光源和远离光源的区域,在图像中对两个区域分别以封闭线划分区域,将所选取区域的像素矩阵与全白参考图的像素矩阵进行“异或”处理,图像与参考图像像素各点分布不同则为“1”,相同为“0”;
所述智能除尘子系统进行区域化除尘具体实施过程如下:
步骤41:系统基于工厂产生灰尘的设备出口处至整个扩散区域进行除尘参数的采集,测定灰尘出口处至车间出口处的距离L,并计算灰尘的分散度N,其中N与排出灰尘的设备运转形成的风量R有关,当R越大的时候,分散度N也越大,因此基于相同的时间周期内根据风量的不同计算出灰尘的分散度N,并统计灰尘出口处至车间出口处这段距离L中的设备与人员密度P,又因灰尘出口处至车间出口处的距离内设备的通风转动以及人员走动的原因,会使空气中灰尘形成流动的状态发生不同,不同流动状态会使灰尘沉降的时间t状态不同,因此根据单位时间内设备的通风转动的频率x1和人员走动的频率x2计算灰尘沉降的时间t,即其中T为固定的时间周期定值,当在系统设定的时间周期不变的情况下,设备的通风转动的频率x1和人员走动的频率x2越大,灰尘沉降的时间t越小;
步骤42:计算机视觉子系统基于场内灰尘多发处进行多区域灰尘分布画面捕捉,并对厂内进出口、机器工作处、工人频繁移动处容易产生灰尘的区域,设定该区域可接受的最大灰尘密度值Q1并上传至数据库,因此,智能除尘子系统进行灰尘密度Q的计算和除尘,灰尘密度的计算公式为: 其中Q为灰尘密度,P为设备与人员密度,t为灰尘沉降的时间,L为灰尘出口处至车间出口处的距离,N为灰尘的分散度,T1为计算灰尘密度固定的时间周期定值,在灰尘密度固定的时间周期T1保持不变的状态下,当灰尘出口处至车间出口处的距离L且灰尘的分散度N的数值越大时,灰尘密度Q越小,当设备与人员密度P越大且灰尘沉降的时间t越久时,灰尘密度Q越大;
所述调整智能除尘子系统对各区域开展除尘工作所需相关参数具体实施方式如下:
步骤51:当各区域密度Q大于最大可接受密度Q1,进行超出密度值F计算,超出密度值F的计算公式为:F=Q1‑Q,系统基于超出密度值F调整各区域进行除尘所需的脉冲喷吹次数M、吹风量K以及工作时间T2相关参数;
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步骤52:当超出密度值F基于最大可接受密度Q1每超过1000g/m 时,脉冲喷吹次数M增加一次,当脉冲喷吹次数M每增加十次时,吹风量K上调一个档位增大吹风,K的起始值为1,即当M=10i时,K+i,工作时间为T2,其中i=1、2、…n。
2.根据权利要求1所述的基于计算机视觉的智能除尘方法,其特征在于:所述捕捉缺失画面灰尘分布情况的步骤,还包括:计算机视觉子系统在工厂内设有四个不同方位仪器进行灰尘分布画面捕捉,为节约电力、减少捕捉的重复数据,仅有一台主仪器工作,当出现光源变化时,若正在工作中仪器检测到某一时刻捕捉到的画面灰尘分布区域较上一时刻分布区域出现断层式减小,无法进行画面的完整捕捉,判定为此时的光源强度造成部分画面缺失,其余三个方位的辅助仪器开始工作捕捉丢失画面的灰尘分布情况;
系统提取辅助仪器捕捉到的灰尘分布画面,基于主仪器捕捉的灰尘画面,删去辅助仪器与主仪器画面分布的重复区域,在主仪器画面中填充缺失区域的灰尘分布,得到完整的灰尘分布画面。
3.根据权利要求1所述的基于计算机视觉的智能除尘方法,其特征在于:所述通过色调映射平衡捕捉画面的光源的步骤,还包括:计算机视觉子系统基于灰度值Gray对与光源不同距离捕捉到的画面中的红R、绿G、蓝B三原色,通过公式Gray=0.30R+0.59G+0.11B调整图片灰度值,进行全局映射;
对捕捉到光源下灰尘分布的图像画面,当系统检测到接近光源灰尘分布画面色调色阶数值超过120时判定为较强曝光,调整色彩色阶值在120以下,远离光源灰尘分布画面色阶数值低于80为判定为较暗曝光,调整色彩色阶值高于80,对光源不同分布区域的捕捉画面进行调整,减少光源不平衡区域对全局捕捉画面带来的影响。
4.根据权利要求1所述的基于计算机视觉的智能除尘方法,其特征在于:所述精准识别画面中不同光源灰尘分布密度的步骤,还包括:得到“异或”处理的图像后,系统基于图像中灰尘的分布情况,提取各区域灰尘分布点,采用模式识别技术将图像信号转化为数字信号,通过区域内各灰尘分布点数量分析图像中灰尘分布密度,将灰尘分布密度上传至系统数据库中,当灰尘密度超过基于数据库内设定工厂可接受的最大密度值时,触发除尘系统装置进行智能除尘操作。
5.根据权利要求1所述的基于计算机视觉的智能除尘方法,其特征在于:所述智能除尘子系统进行区域化除尘的步骤,还包括:由于工厂内各处灰尘密度分布不均,计算机视觉子系统在捕捉灰尘出口处至车间出口处的灰尘分布密度时,将灰尘出口处至车间出口处划分为a、b、c三个区域,其中a区域为距离灰尘出口处最近区域,灰尘密度值最大,c区域为距离灰尘出口处最远区域,即距离车间出口处最近区域,灰尘密度值最小,b区域为a、c中间区域,灰尘密度值较小,设计算灰尘密度固定的时间周期T1为2,系统每2小时对各区域进行一次密度值计算,计算所得当前密度Q与数据库中基于环境设定该区域可接受的最大灰尘密度Q1相比较,当出现某一区域的灰尘密度值超过可接受的最大密度值时,触发智能除尘子系统展开工作。
6.根据权利要求1所述的基于计算机视觉的智能除尘方法,其特征在于:所述调整智能除尘子系统对各区域开展除尘工作所需相关参数的步骤,还包括:2
当区域超出密度值F低于1000g/m,即脉冲吹次数M和吹风量K未调整时,除尘工作所耗电力处于稳定节能状态,工作时间T2为数据库原设定的最大可接受密度Q1的除尘时间。
7.根据权利要求6所述的基于计算机视觉的智能除尘方法,其特征在于:所述缩短相应工作时间的步骤,还包括:系统基于超出密度值F设定脉冲喷吹次数M、吹风量K以及工作时间T2参数,当各参数设定完成后,系统向智能除尘子系统发送除尘区域及已设定好的各参数值,智能除尘子系统在接收到系统信号后,基于各区域不同灰尘密度值开始除尘工作,脉冲喷吹次数M与吹风量K由a区到c区递减,进一步提高了除尘效果并减少资源浪费。
8.基于计算机视觉的智能除尘系统,其特征在于:所述该系统包括:
稳定视觉捕捉画面模块,用于对光源不平衡区域进行完整的画面捕捉;
图像处理分析模块,用于调整图像信噪比进行异或处理,识别不同光源下灰尘分布密度;
区域除尘模块,用于调整智能除尘子系统对各区域开展除尘工作所需的相关参数,并对灰尘密度值超过可接受的最大密度值的区域进行除尘;
所述稳定视觉捕捉画面模块包括:
图像排除模块,用于排除图像捕捉过程中出现的其他非灰尘物;
捕捉丢失画面模块,用于多方位辅助仪器捕捉光源强度造成缺失画面;
不同光源画面捕捉模块,用于对接近光源和远离光源的灰尘进行高动态范围捕捉;
所述图像处理分析模块包括:
色彩色阶调节模块,用于对接近光源和远离光源的画面进行色调色阶调节;
增加画面信噪比模块,用于通过提高捕捉图像的灰度值与色彩增加画面信噪比;
异或图像处理模块,用于将各区域的像素矩阵与全白参考图的像素矩阵进行异或图像处理;
分析灰尘密度模块,用于根据区域内各灰尘分布点数量分析图像中灰尘分布密度;
所述区域除尘模块包括:
多区域视觉捕捉模块,用于分别对工厂内容易产生灰尘的各区域进行灰尘分布密度捕捉;
调整相关参数模块,用于调整各区域除尘工作时所需的相关参数;
区域锁定模块,用于按照区域方位调整除尘方向并开始除尘工作。