[实用新型]一种煤矿井下矿工人脸区域检测系统

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种煤矿井下矿工人脸区域检测系统，属于图像处理与模式识别技术领域。

背景技术

煤炭是我国主要的能源之一，是我国经济发展的重要保障，我国约70％的能源消耗来自煤炭。煤矿井下环境恶劣，光照条件差，且矿工违规、违章操作时有发生，会影响煤矿井下的安全生产，针对煤矿井下图像中的矿工检测会受到不同程度的影响，在减少误检、检测定位准确率以及检测效率等方面仍然需要进一步提高。

人脸检测与识别(FaceDetectionandRecognition)就是对给定的动态或静态的图像进行分析，从中检测并提取出有效的一些识别信息，通过与已有的人脸库来对比，“辨认”或者“确认”出人的身份，主要包括人脸检测和人脸识别两个部分。在实时的人脸识别系统中，人脸检测是识别系统实现的前提和基础，人脸检测的效果直接影响着系统的识别效果。

人脸检测按主流方法进行分类，归纳起来大致可以分为以下几种类型：基于显示模型的方法，这种方法又可以分为基于肤色模型的方法和基于模板匹配的方法。基于肤色检测方法是最常用的人脸检测方法之一，它采用的主要手段就是利用彩色图像中人脸的肤色与周围环境的差异，确定肤色模型，检测出肤色像素，通过肤色将人脸区域从背景环境中分割出来，基于肤色模型方法进行人脸检测的文献有很多。基于模板匹配的方法是要根据输入图像，先构造一个标准的人脸模板，然后计算待检测区域与模板之间的相关值，如果相关值满足我们设定的判断准则，就认为这个待检测区域为人脸区域，这是固定模板的检测方法。还有一种是变形模板的人脸检测方法，这种方法首先要求制定模板的参数，再根据待检测区域的数据修改这些参数，直至收敛来检测出人脸的位置。

在对煤矿井下作业人员进行监控、定位和身份识别的研究中，很少有人将矿工人脸作为煤矿井下人员的定位和身份识别的研究目标，对煤矿井下矿工的人脸定位检测和识别的研究寥寥无几，而矿工违规、违章操作时有发生的现象，会影响煤矿井下的安全生产，井下生产过程中对下井人员管理有着严格的要求与限制，因而煤矿井下人脸定位检测技术的研究具有深远意义。

发明内容

本实用新型的目的在于提供一种更适合井下巷道窄又长环境的、简单有效的矿工人脸区域检测系统。

为了克服现有诸多系统在煤矿井下图像检测中存在的问题，本实用新型公开了一种适合井下特殊环境的矿工人脸区域检测系统，根据煤矿井下戴矿灯矿工人脸图像的特点，选择矿灯作为矿工人脸区域检测的标靶物，研究了摄像机参数与矿灯投影图像的关系，并根据提取分割出的矿灯图像作为参考，实现了矿工人脸区域的快速检测，该系统能够在矿井下低照度的图像中得到较高的定位检测率，迅速有效的进行矿工人脸区域检测，为矿井人员唯一性检测提供了保障。

本实用新型所述的矿工人脸区域检测系统设置于煤矿井下的图像采集设备、图像采集控制系统、矿工人脸区域检测辅助装置和传输线路，以及设置于井上的井上监控单元和井上数据库，所述的图像采集控制系统控制连接图像采集设备，所述图像采集设备的输出端连接矿工人脸区域检测辅助装置，所述矿工人脸区域检测辅助装置的输出端通过传输线路连接井上监控单元，所述井上监控单元的数据输出端口还连接井上数据库。

根据本实用新型所述的煤矿井下矿工人脸区域检测系统，所述的图像采集设备为摄像仪。

根据本实用新型所述的煤矿井下矿工人脸区域检测系统，所述的图像采集控制系统包括摄像控制装置、矿用电动机和电动机控制装置，所述的摄像控制装置控制连接摄像仪的电源端，所述的电动机驱动连接摄像仪的驱动装置，所述的电动机控制装置控制连接矿用电动机。图像采集控制系统负责整个矿工人脸区域检测系统的图像采集，其主要有三个方面的功能：(1)对系统外围设备：摄像仪的控制；(2)对矿井戴矿灯人脸图像分别从平视方向、俯视15°及俯视30°方向三种角度采集的控制；(3)向矿工人脸区域检测辅助装置传输采集的戴矿灯人脸图像。

根据本实用新型所述的煤矿井下矿工人脸区域检测系统，所述的检测系统包括矿用光源和光源控制装置，所述光源控制装置的控制输出端连接矿用光源的电源端。

根据本实用新型所述的煤矿井下矿工人脸区域检测系统，所述的检测系统包括LED显示器，所述井上监控单元的输出端连接LED显示器。

根据本实用新型所述的煤矿井下矿工人脸区域检测系统，所述的井上监控单元为计算机。