王磊[1]2004年在《井下图像系统软件的研究与实现》文中认为随着科学技术的进步和发展，地质勘探的方法和手段在不断地推陈出新。利用数字视频技术和多媒体计算机应用技术而发展起来的数字式全景钻孔摄像技术利用数字技术对钻孔内的多种信息进行采集、变化、储存、显示和应用，具有很高的精度和清晰度。 本系统属于数字式全景钻孔摄像技术的范畴，是利用摄像机所获得的井壁视频图像经过摄像头、采集卡进行图像采集，并经过图像的变换将圆环图像转换成便于观察的矩形图像，然后经过亮度处理、图像拼接等一系列操作，将很多如岩石的组分和结构、裂缝的发育、张开程度和充填物、孔隙度以及含水性等许多地质现象清晰、直观的反映到图像之中。并可对图像进行立体模拟，使地质图像清晰的模拟成地下井壁的立体图像，便于观察地面上所看不到的部分。 本论文的主要内容可以分为五个大部分：第一部分综合阐述了井下图像系统的构成，对系统的硬件部分、软件部分给予简单的描述。第二部分研究了图像采集卡的原理和图像采集的方法，并对图像的动态视频信号转换成为静态的图像原理进行了叙述。这个部分阐述的内容在整个井下图像系统之中起着基础的作用。第叁部分详细论述了整个系统中所用到的数字图像处理方面的知识，并根据实际的工程需要，提出了一些特殊的图像处理方法，以计算机自动处理和用户的交互来对图像进行必要的处理，以获得最终所需的图像。这是系统处理部分的核心。第四部分研究了如何对展开的、处理后图像进行立体模拟。通过对叁维图形接口库OpenGL的操作，将平面图像模拟成实际的井壁图形，获得直观的效果。
杨洋[2]2015年在《基于计算机视觉的输送带纵向撕裂检测算法研究与系统实现》文中研究指明随着我国矿产开采能力的不断提高，矿物输送能力已经成为了影响生产效率的关键因素。胶带输送机由于具有组装方便、轻巧；输送路程远、运载量大、稳定可靠；能耗低、效率高；便于实现自动控制等特点，逐渐成为了理想的输送设备，广泛的应用在矿产开采、物流派送、货物装卸等各个领域。但是，万一输送机胶带由于堆迭、摩擦、过载等原因发生撕裂之后不及时停机，价值上百万元的输送带会在顷刻间损坏，间接损失无法估计。纵向撕裂又是其中极易发生并且破坏性极强的一种，许多煤矿都有发生。综上所述，找到合理可行的预防措施显得极为重要。本文采用基于计算机视觉的检测方法，选用针对性较强的图像处理与识别算法，开发了动态检测软件，判断输送带是否存在发生纵向撕裂的可能，在纵向撕裂的初期进行报警停机，将事故的危害降到最低。本文完成的主要工作包括：（1）分析输送带发生纵向撕裂的主要原因，了解国内外关于输送带纵向撕裂方面的研究现状，对比检测方法间的优缺点，选择基于计算机视觉技术的检测方法。（2）给出了整个输送带纵向撕裂检测系统的总体设计结构和工作原理，检测系统中硬件的选型和优化设计，开发过程中所需软件包的选择。（3）通过分析纵向撕裂胶带的裂纹特点，对系统的核心部分图像处理与识别进行了深入的算法研究，提出了改进的基于形态学边缘特征检测和基于模板匹配等多特征证据理论融合检测两种方法进行检测报警。（4）为满足事故检测的实时性，利用图像处理软件库OpenCV进行了图像处理算法的编写，提高了运行效率。（5）在系统软件的编写过程中，首先使用到了工业相机厂家提供的开发包完成了输送带图像的动态实时采集；然后利用MFC界面开发技术和OpenCV图像库相结合的方式实现检测算法，利用MFC中基于对话框的框架结构将功能进行集成，发布系统软件。本课题从胶带检测算法设计和应用软件开发两方面同时进行，算法仿真中应用到的图片全部都是真实的输送带撕裂图片，系统功能达到了实时在线检测的要求，为后续继续设计和优化打下了坚实的基础。系统同时也拥有性价比高、可行性强、界面设计良好等优点，使用起来也较为方便简单。根据整个系统的实验模拟仿真表明整个检测系统达到了预期的研究目标。
任阿龙[3]2011年在《基于DSP的井下图像采集系统研究》文中研究指明侧向多镜头成像视频测井仪是获得井下侧向图像的测井仪器。基于DSP的井下图像采集系统是侧向多镜头成像视频测井仪的井下图像获取及控制电路的主要部分,通过它采集井下的图像,并把采集到的图像数据传输给后端设备。论文主要讨论了基于DSP的井下图像采集系统的设计,并从硬件和软件两方面进行了详细的研究。基于DSP的井下图像采集系统所采用的照明光源为通过特殊设计的环形光源板,并由12C总线型式的数字电位器控制其光强。8个均匀分布的90度弯曲光锥把侧面的图像传至同一个成像平面,用具有Camera Link接口的CCD相机作为图像传感器采集该图像,并以差分信号LVDS的形式把图像数据传输给系统的接口模块。接口模块把LVDS信号转换为TTL/CMOS信号再传输给主控芯片TMS320DM6437。主控芯片TMS320DM6437接收到图像数据后通过一个具有USB2.0接口的芯片CY7C68013把图像数据传输给后端设备,完成图像的采集工作。最后,本文对系统各个模块进行了详细测试和分析。测试结果表明本文所设计的基于DSP的井下图像采集系统各部分工作正常,实现了图像的高速传输,同时具有光源照明强度可调、图像大小可调等优点,满足侧向多镜头成像视频测井仪对井下图像采集的要求。
袁观娜[4]2014年在《井下巷道电缆安装车自适应挂缆控制系统的研究与开发》文中研究指明本文的研究内容是国家高技术研究发展计划(“863”计划)资源环境技术领域重大项目“煤炭智能化掘采技术与装备(一)”子课题(课题编号：2012AA06A405)的重要组成部分,是针对我国大型现代化高产高效煤矿的不断涌现,矿井井型增大,巷道距离增长,负荷容量增大,电缆种类增多,而井下巷道人力牵引敷设电缆方式劳动强度大、电缆易磨损、挂缆效率低等问题提出的。随着我国煤炭工业的快速发展,建设大型现代化煤矿是煤炭工业发展的趋势。我国已有一大批大型煤矿和特大型煤矿相继建成投产,对煤矿装备提出了更高的要求。目前,我国煤矿井下巷道电缆安装还处于人工挂缆阶段,需要投入大量的人力而且挂缆效率低,严重制约了煤炭工业的发展。因此,研究井下巷道电缆安装车自适应挂缆控制系统,实现煤矿井下巷道电缆敷设自动化,具有重要的实用价值和社会意义。介于井下巷道电缆安装车体积大,成本高,本文采用线性滑台替代电缆安装车的挂缆油缸作为控制对象,重点致力于井下巷道电缆安装车自适应挂缆控制系统的控制策略、控制方法、控制电路以及控制软件的研究,可为井下巷道电缆安装车自适应挂缆控制系统的研发奠定理论基础,积累实践经验。针对上述问题,通过查阅大量与课题相关的文献和资料,根据井下巷道环境以及井下巷道电缆安装车的结构,深入学习了目标挂钩的识别与定位技术,开发了井下巷道电缆安装车自适应挂缆控制系统。本文的主要研究内容如下：阐述了井下巷道电缆安装车的组成结构和工作原理,结合国内外井下电缆安装情况,分析了井下巷道电缆安装的技术现状,提出了井下巷道电缆安装车自适应挂缆控制系统的功能需求和技术指标。在此基础上,确定了井下巷道电缆安装车自适应挂缆控制系统的总体方案。并对系统进行了论证,论证结果表明,该方案设计合理,指标明确,能够指导系统的软硬件开发。研究了基于双目立体视觉系统的井下巷道电缆挂钩的识别与定位方法,介绍了立体视觉系统坐标系之间的变换以及立体视觉系统的标定。井下巷道电缆挂钩的识别与定位主要是通过双目摄像机采集图像存入计算机,计算机通过图像预处理、颜色空间选取、图像分割、图像特征提取以及立体匹配等算法准确地识别出目标电缆挂钩,通过运算确定目标电缆挂钩的空间位置,为井下巷道电缆安装车自适应挂缆控制系统提供判断依据。设计了井下巷道电缆安装车自适应挂缆控制系统的硬件电路。硬件电路由两部分组成,包括上位机和下位机运动控制系统。上位机由双目摄像机、图像采集卡和工控机组成。下位机运动控制系统以C8051F020芯片为核心,包括最小系统、模拟信号调理电路、输出信号驱动电路、串行通信接口电路、显示电路、键盘电路以及电源模块等。通过实验验证了硬件电路设计合理,工作稳定,抗干扰能力强。采用C语言编写了井下巷道电缆安装车自适应挂缆控制系统下位机的软件程序,包括A/D采样子程序、输出驱动子程序、串口通讯子程序、按键扫描子程序、液晶显示子程序、急停闭锁子程序等。程序采用模块化结构编写,可读性好,可移植性强。在实验室对下位机的电源性能、信号采集、液晶显示、驱动控制、控制功能以及与上位机的串口通信功能进行了软硬件调试。调试结果表明,下位机运动控制系统运行稳定,可以准确采集传感器信号,可以及时而准确地接收控制命令并做出正确的响应,无误动、拒动以及失控情况发生,为实现煤矿数字化奠定了基础。
李安宗[5]2002年在《成像测井地面系统软件的设计与实现》文中研究表明“ERA2000成像测井地面仪”是中国石油天然气集团公司“九五”重点科技攻关项目，在研制过程中采用了当今先进的电子技术和计算机技术，系统具有自主的知识产权。本论文是在项目研制开发的基础上完成的，文中分析了系统的软硬件功能及特点，详细说明了系统软件设计与实现中采用的面向对象设计技术和数字图像处理技术。 文章首先回顾了测井技术的发展历程，分析介绍了目前国内外测井地面系统的技术现状。正在发展中的成像测井技术，对勘探复杂的非均质的油气藏具有较强的适应能力，是当今世界测井技术的前沿。 ERA2000成像测井地面仪采用具有国际标准的快速工业总线VME总线为数据采集的核心。系统使用高性能嵌入式计算机，实现网络化、开放式测井平台。能满足复杂储集层测井所要求的支持能力，可扩展性好。该系统除能满足常规的裸眼井测井、套管井测井、生产井测井、射孔取芯作业外，还能配接中子寿命测井仪和成像系列下井仪器。 用面向对象方法开发软件，通常需要建立叁种形式的模型，分别是描述系统数据结构的对象模型，描述系统控制结构的动态模型和描述系统功能的功能模型。成像测井系统中的主控模块主要包括刻度、测井、回放、重测井等子模块。系统的测井主控采用双进程、多线程的设计方案。一个进程是采集管理器，它主要负责和前端机进行通讯。另一个进程就是主控软件，其中多个线程共享同一个内存空间，线程之间的通讯方便。系统采用实时抢占式调度控制方式，可及时处理在测井过程中的紧急事例和数据采集。 根据Windows NT中的DLL技术和面向对象中的动态联编技术，采用动态添加新仪器的设计思想，设计了测井仪器类及动态添加机制，可以将各种测井仪器的动态连接库动态安装到测井系统中，达到动态添加新仪器的目的。 根据测井工作的实际需要，进行了数据流图的数据流分析，把测井主控系统内核分成叁个基本的类对象：测井仪器类、数据记录类、绘图输出类。测井仪器类是整个系统面向对象设计的重要部分。它向数据采集通道发送数据采集命令，并从前端机读取数据，对数据进行处理后，将处理的结果送给显示、记录、绘图进程（线程）。作为所有测井仪器的基类，它定义了测井仪器的公有属性和操作。＿ TIFF是一种通用的位映射图像格式，在ERA2000成像测井系统中 TIFF文件。的使用主要包括两个功能，在现场测井时实时生成标准的无压缩的TIFF图像文件，同时给用户提供TIFF图像文件的划览和快速回放功能。用面向对象方法处理TIFF图像的核心是设计一个处理TIFF的类，称做CTiff。在设计时将绘图仪＿绘图的功能也包含到CTiff类中，这样便于软件的更新和维护。实时生成的TIFF图像文件和热敏绘图仪上输出的内容完全一致，可作为现场临时替代绘图仪的一种方案，以及作为原始资料进行长期保存。 数字半色调处理是一种用经过精心计算排列的二进制图形元素来表现一个连续色调图像的算法处理过程，它也称为空间抖动。误差分散算法是山FIOyd和Steinberg首先提出的，它采用的是邻域操作，是目前最流行的邻域半色调处理算法。抖动算法己在成像测井系统中应用，对微电阻率扫描测井图像、井下声波电视测井图像、变密度测井图像等均能很好的反映其图像特征。另外还可用于在绘＿图仪上打印各种形式的彩色TWF图像，效果很好，方便了用户的使用。 ERA2000成像测井地面仪己通过中国石油天然气集团公司组织的专家鉴定。并荣获中国石油天然气集团公司2002年度技术创新二等奖，荣获西安石油勘探仪器总厂2002年度科技进步特等奖
高瑛[6]2015年在《数字高清井下电视测井仪关键技术研究》文中研究指明井下电视成像系统是一种专门用于获取井下直观图像资料的测井技术,近年来凭借其直观性、准确性和及时性已经成为重要的井下测井技术,具有很广泛的应用前景。其主要的工作原理是通过下井仪器的井下摄像头采取井眼图像信息,图像信号经一系列转换后实时传输到井上仪器,用于套管井的检测、井下作业的辅助检查、落物的辅助打捞等。本数字高清井下电视测井仪系统主要研究了井下仪器的成像系统和测井数据传输系统。本文简单介绍了数字高清井下电视测井仪系统的工作原理、要求和系统组成。井下仪器前端图像采集系统配有基于CMOS图像传感器的耐高温网络摄像头,进行井下图像数据信号的采集和处理,运用H.264编解码标准对数据进行编码压缩,数据信号以灵活的比例压缩和图像传输格式,经数据传输系统上传至井上系统。在测井仪信号远距离传输过程中,运用SHDSL即对称高速数字用户线技术来实现井下图像数据的采集过程中的命令分析、采集控制和调试、上传至传输系统。针对高清高速、远距离传输等实现过程对测井仪的各个关键功能模块以及多项技术进行了分析、比对和测试实验。数字高清井下电视测井仪能够远距离传输高清图像是本测井仪主要考虑的因素。通过对图像和传输模式的理论分析和试验进行测试,数据结果表明,该数字高清井下电视测井仪可以实现对井下数据图像的高清远距离传输。
张博理[7]2016年在《井下无轨胶轮车视频辅助识别研究》文中研究说明随着我国采煤技术的快速发展,煤矿井下的运输车辆也越来越多。然而由于井下光线昏暗、巷道狭窄的原因,导致机车运输的运输效率低下,产生车辆拥堵、频繁倒车的情况,甚至会导致某些安全事故发生。因此,在矿井胶轮车运输作业中有必要使用机车调度系统来提高运输效率、降低事故的发生。本文分析了我国现有井下矿用无轨胶轮车调度存在的问题,借鉴了智能交通运输系统的思想,研究了视频图像处理、车牌识别的技术,采用了无线视频识别井下无轨胶轮车车牌信息的方法,设计了无轨胶轮车视频辅助识别系统。本系统采用叁层架构,包括视频数据采集层、数据传输层和用户层叁层。实现了覆盖原有监测盲区、可视化监测无轨胶轮车的目的,解决了煤矿井下无轨胶轮车调度效率低下、易出事故的问题。经过了图像仿真和软件调试,验证了视频辅助识别在井下调度应用的合理性,达到了提高井下无轨胶轮车调度效率的目的。井下无轨胶轮车视频辅助的研究,为胶轮车视频监测、车牌识别、辅助调度提供了切实可行的方法,经测试表明,可实现对胶轮车车牌的识别,为调度人员提供调度依据。对煤矿的安全运输和调度管理具有重要的理论意义和工程价值。
邓勇军[8]2010年在《煤矿井下探测机器人的远程监视与控制》文中提出随着机器人技术的飞速发展,机器人在煤矿井下事故救援中将发挥巨大作用。煤矿井下探测机器人是应用于矿难事故发生后,可以进入井下进行现场数据采集和完成探测任务的机器人,其研制对于未来的灾后救援,特别是保障救援人员的安全具有重要意义。通过实现对机器人的远程监控,确保其完成井下探测任务,是本文的主要研究内容。本文以煤矿井下探测机器人为研究对象,在分析了煤矿井下探测机器人远程监控系统的任务和功能要求的基础上,将机器人远程控制技术与视频监控技术相结合,设计研究了煤矿井下探测机器人远程监控系统。该系统分为叁个子系统:本地机器人控制子系统、中间层通信子系统和远程客户端控制子系统,采用监督模式控制。本文在对两种软件结构模型C/S和B/S特点进行分析的基础上,确定了远程监控系统软件采用C/S结构模型。根据对客户端和服务器端软件功能的要求,采用基于MFC的多线程编程技术对客户端和服务器端软件进行了设计,并且根据用户软件主界面的设计要求,设计了具有人机交互特点的主界面。通信子系统是连接客户端和机器人的纽带,对远程视频监控的实现起着决定作用。本文对煤矿井下探测机器人的通信方式进行了研究,通过对多种通信方式的对比分析,提出了在井下采用无线中继通信的组网方案。根据传输信息可靠性和实时性的特点,选择使用了不同的传输层协议,对于数据信息采用TCP协议,视频信息采用UDP协议,通过Socket编程设计实现了传感器状态数据、客户端控制命令以及现场视频的传输。视觉系统作为机器人的眼睛,担负着现场视频采集的任务,本文对视频采集设备包括照明光源、摄像机以及视频采集卡进行了选型和设计。通过对比分析,确定了采用压缩比高、压缩质量好的H.264标准作为视频编码方式,选择了开源的软件编码器T264来进行编解码工作,采用VFW编程实现了视频采集压缩以及解压显示的过程。最后采用灰度变换法和直方图均衡化法对重要的视频图像进行了增强处理,使得图像更加清晰,更加便于理解分析,保证了视频图像的有效性,为进一步决策提供可靠依据。
苏谢明[9]2013年在《救援通信中的视频信号处理技术研究》文中认为本课题来源于国家科技支撑计划“基于Mesh网络井下可视化无线救灾通讯技术与装备”（2013BAK06B03）。随着国民经济的快速增长，煤炭需求量不断攀升，煤炭供应紧张，迫使矿井的数量在逐年增加，也就使矿井安全面临严峻的考验。我国矿山可视化救援设备较少，硬件设备集成度低，而且视频分辨率低，在低照度环境下视频模糊、层次不清、易受干扰、通信质量不稳定。要提高矿山救援设备性能，关键是提高井下视频信号处理质量。针对现有井下救援视频信号差，易受环境干扰，系统集成度低，不能实时显示现场救援信息等问题，课题组开发了矿山救援多媒体应急通信系统。系统主要包括救援信息记录仪、井下基地台以及井上救援指挥中心，本人主要完成整个系统中的视频处理。救援信息记录仪和井下基地台是基于S3C6410硬件平台开发的，采用WinCE6.0作为软件开发系统，实现视频数据采集、编解码、传输和显示。本文利用S3C6410自带的编码器MFC对前端CCD摄像头采集到的视频数据进行H.264标准编解码。井上救援指挥中心是基于个人PC平台开发的，采用开源的H.264解码器Ffmpeg为接收到的视频解码，实现井下救援信息在井上指挥端的实时显示。本文还根据实际情况优化开源Ffmpeg解码器，减少了解码时CPU占有率，使图像更加清晰流畅。在井上救援指挥中心还将接收到的视频信息存储为AVI文件，以便日后回放，总结经验教训。文中开发的软件都是在VS2005开发环境下使用C++语言编码实现的。测试结果表明，本软件能够实时、准确地把井下救援过程中的视频信息传送到井下基地和地面救援指挥中心，帮助指挥中心实时掌握井下现场救援情况，提高救援效率。本设计完成了救援现场视频处理，提高了设备集成度和视频画面清晰度，实现了井下救援的可视化。
王勇安[10]2014年在《基于单片机的遥测系统图像数据传输技术研究》文中研究说明随着测井技术的更新换代,遥测系统图像数据传输技术也得到了飞速发展。越来越大的来自井下的图像数据要实时而又准确地传输至地面系统,这对测井电缆的数据传输速率提出了更高的要求,从而促进了高速数据传输系统的开发与研制。传统的曼彻斯特等编码调制方式,传输速率偏低,难以达到图像数据传输的实时性要求。正交频分复用(OFDM,Orthogonal Frequency Division Multiplexing)技术利用子载波间的正交性很好地解决了频带利用率和码间干扰问题,抗干扰能力和自适应能力较强,使得高速数据传输能够在带宽有限的单芯测井电缆上实现。本文主要进行了基于STM32系列单片机的遥测系统图像数据传输技术的研究工作,为今后的生产及应用提供了一定的理论依据。本文所设计的遥测图像数据传输系统以OFDM技术为核心,主要分为井下编码调制和地面解码解调两个部分,前者负责把采集的井下图像数据进行相应的编码调制处理,然后通过电缆驱动接口发送到单芯测井电缆;后者则负责把接收到的数据进行相应的解码解调处理,最终恢复出原始的图像数据。本文所做的工作总结如下:1.介绍了遥传测井数据传输技术的研究背景,并对目前国内外研究现状及存在的问题进行了简要的描述及分析,进而说明了本课题研究的意义。2.介绍了目前遥传测井上常用的单芯和七芯测井电缆,并着重分析了本系统用到的单芯测井电缆的传输特性,在此基础上介绍了几种主要编码传输技术,经对比选定正交频分复用(OFDM)技术作为本系统设计的核心。3.详细介绍并分析了OFDM技术原理,在此基础上确定了本系统设计所需的与OFDM符号相关的重要参数,并提出了基于OFDM技术的遥测图像数据传输系统的基本机构。4.对目前流行的高性能单片机STM32做了详细的介绍和分析,并选择了性能优良的STM32F407作为本系统的主控芯片,将整个遥测图像数据传输系统硬件部分分成系统电源和时钟模块、D/A和A/D转换模块,以及JTAG接口模块、摄像头接口模块、外扩Micro SD存储接口模块和串口模块,完成了各个模块的硬件设计。5.对OFDM调制解调算法进行了详细的分析,完成了相关模块的软件设计并在VC++环境下进行了软件仿真,最后完成了在STM32F407开发板上的OFDM调制解调系统软件部分的整体仿真工作。
参考文献：
[1]. 井下图像系统软件的研究与实现[D]. 王磊. 成都理工大学. 2004
[2]. 基于计算机视觉的输送带纵向撕裂检测算法研究与系统实现[D]. 杨洋. 太原理工大学. 2015
[3]. 基于DSP的井下图像采集系统研究[D]. 任阿龙. 西安石油大学. 2011
[4]. 井下巷道电缆安装车自适应挂缆控制系统的研究与开发[D]. 袁观娜. 太原理工大学. 2014
[5]. 成像测井地面系统软件的设计与实现[D]. 李安宗. 西北工业大学. 2002
[6]. 数字高清井下电视测井仪关键技术研究[D]. 高瑛. 西安石油大学. 2015
[7]. 井下无轨胶轮车视频辅助识别研究[D]. 张博理. 西安科技大学. 2016
[8]. 煤矿井下探测机器人的远程监视与控制[D]. 邓勇军. 太原理工大学. 2010
[9]. 救援通信中的视频信号处理技术研究[D]. 苏谢明. 西安科技大学. 2013
[10]. 基于单片机的遥测系统图像数据传输技术研究[D]. 王勇安. 西安电子科技大学. 2014