[发明专利]基于矿灯设备的井下人员识别定位及通信系统

权利要求书

1.基于矿灯设备的井下人员识别定位及通信系统,其特征在于：所述系统包括矿灯设备与视频管理设备；所述矿灯设备包括灯头、供电装置、控制电路，所述灯头包括至少一个发光源和至少两个信号光源，所述发光源为发出可见光的LED，所述信号光源包括但不限于发出不可见光的红外灯，所述信号光源围绕发光源安装，所述发光源用于照明，所述信号光源用于以不同工作模式发送包含信息的光信号，所述信息包括人员身份信息；所述信号光源的工作模式包括亮度变化、点亮的区域分布变化或点亮时组成的形状变化；所述矿灯设备可经手动调节进入应急通信模式；所述视频管理设备包括视频采集装置、有线通信网络及视频处理装置；所述视频采集装置安装在井下，负责采集矿灯工作的视频图像；所述有线通信网络连接井下与井上，负责数据传输；所述视频处理设备安装于井上，负责处理视频进行译码；系统通过对所述发光源在不同工作模式下发出光信号进行译码得到的通信信息，并实现人员身份识别，通过采集视频的摄像设备的位置实现人员定位。

2.如权利要求1所述的井下人员识别定位及通信系统，其特征在于：所述灯头是以多个信号光源来发出包含信息的光信号，所述信号光源以多种形状的、多层的、环绕着发光源的方式进行安装分布；信号光源发出的光可以被摄像机采集但人眼不可见。

3.如权利要求1所述的井下人员识别定位及通信系统，其特征在于：所述信号光源工作模式包括通过点亮的多个信号光源组成的形状变化发送光信号，所述形状包括正方形、矩形、圆形、正三角形和倒三角形。

4.如权利要求1所述的井下人员识别定位及通信系统，其特征在于：所述信号光源工作模式包括通过信号光源点亮区域分布变化发送光信号，所述区域包括只有单独点亮的一个区域或者组合同时点亮的多个区域，并且各个区域所点亮的信号光源的数目可以不同。

5.如权利要求1所述的井下人员识别定位及通信系统，其特征在于：所述视频采集装置安装在井下，是由井下已经装设的摄像头和视频编码器组成，在完成视频采集工作的同时，还能实现对摄像机输出的视频文件进行压缩处理，再经有线通信网络将压缩的信息传至井上视频处理装置；所述视频处理装置安装于井上，包括视频处理服务器、存储服务器以及监控终端，在实现处理视频图像完成译码的同时，可以对视频进行实时监控显示，还可以存储视频文件用于随时调出查看；所述监控摄像头和视频编码器可用集成了其功能的数字摄像机替代。

6.如权利要求1所述的井下人员识别定位及通信系统，其特征在于：视频处理装置对图像进行处理与检测时，应对矿灯的轮廓进行检测，即在视频图像的每一帧中判断定位到矿灯的所在位置，检测过程包括：

a.对原始图像进行平滑处理，所选用的平滑处理公式为：平滑处理得到的结果为：G(x,y)＝f(x,y)*H(x,y)，其中f(x,y)表示原始视频图像信息；

b.锐化与边缘判定，对平滑后的图像数据求解一阶偏导的有限差分实现锐化，计算过程为：首先计算梯度值其中与为一阶差分卷积模板，进一步的计算梯度幅值：梯度的方向：对于计算得到的梯度幅值进行筛选，保留局部梯度最大点，将非局部极大值置为0，实现边缘的判定；

c.连接边缘形成轮廓，选用两个阈值T₁和T₂(T₁＜T₂),对图像进行阈值化处理，过程包括：利用T₂得到高阈值边缘分布图像，利用T₁得到低阈值边缘分布图像，结合二者实现将边缘连接为轮廓；

d.判断轮廓是否为矿灯，基于矿灯工作时可采集到的发光源灯的区域范围大小，选用阈值S₁和S₂(S₁＜S₂)，若一个轮廓对应于原图像中的局部位置的区域大小介于S₁与S₂之间，则判定此轮廓为矿灯轮廓。