[发明专利]一种基于单目视觉的焊接安全距离测量方法

说明书

本发明公开了一种基于单目视觉的焊接安全距离测量方法，属于焊接安全领域。该方法具体为利用放置标志物的图像坐标及世界坐标，计算地面和映射平面高度的单应矩阵；并将图像数据集输入改进的Faster RCNN+FPN目标检测模型，输出目标检测结果；最后通过地面单应矩阵、映射平面高度单应矩阵和目标物检测结果，并针对实际焊接场景，获得一种明火高度测量方法，实现目标物间距离测量。本发明的焊接安全距离测量方法能有效检测易燃气瓶是否倾倒及测量目标物间距离，并在目标物间距离小于阈值时发出预警，减少人工监督成本和存在的安全隐患。

技术领域

本发明涉及焊接安全领域，尤其涉及一种基于单目视觉的焊接安全距离测量方法。

背景技术

焊接技术、焊接生产作业在大工业生产中，已相当广泛的应用于造船、建筑、航空等各个领域，在国民经济建设中起到了极其重要的作用。但由焊接作业引起的安全生产事故，已经严重危害到人民财产生命安全，大量资料表明，其中由焊接与切割引发的火灾、爆炸等事故最为常见。同时引发焊接安全事故的主要原因是焊接切割作业时，产生的明火具有高温高压，极易引燃可燃物造成火灾事故。

在焊接与切割作业中，溶解乙炔气瓶与氧气瓶被广泛地应用，且经常同时使用。氧气和乙炔分别盛装在移动式压力容器中，在使用过程中存在着以下问题：切割时熔化的金属会飞溅，若在火星飞溅范围内放置乙炔及氧气瓶，有发生燃烧爆炸事故的危险；氧气和乙炔气瓶的阀门、连接胶管均有可能不严密，会造成气体泄漏，长时间在空气中聚集，会形成爆炸性混合物；溶解乙炔气瓶里有丙酮，若倾斜角度在30度以下，在阀门打开（使用过程）的时候，有可能导致丙酮流出与空气混合可形成爆炸性混合物。

为减少上述意外发生几率，《溶解乙炔气瓶安全检查规程》中乙炔瓶使用规定“同时使用氧气瓶和乙炔瓶时，应尽量避免放在一起，与明火距离一般不小于10米”；国标标准GB26164.1-2010《电业安全工作规程（热力和机械部分）》中规定：“使用中的氧气瓶和乙炔气瓶应垂直放置并固定起来，氧气瓶和乙炔气瓶的距离不得小于5米”；《气焊（割）消防安全操作规程》中规定“氧气瓶、乙炔气瓶应分开放置，间距不得少于5米”。

现有焊接事故预防机制中，大多依靠提高焊接工人从业素质，自觉遵守焊接操作规定，以及专人监督方案。大量的焊接场地分布使得监督任务较为繁重，且无法及时发现问题，安全隐患仍高度存在。因此，亟需一种智能化监督系统自动检测焊接安全距离是否符合规定，当不符合相关规定时，及时发出预警，提醒相关人员存在潜在危险，减少安全隐患。

发明内容

针对现有技术中存在的问题，本发明提供了一种基于单目视觉的焊接安全距离测量方法，该方法能够及时准确的测量焊接、切割作业时产生的高温明火与易燃气体气瓶间以及易燃气体气瓶间的距离，且在距离小于安全距离时发出预警；该方法的智能化度和通用性高。

本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：一种基于单目视觉的焊接安全距离测量方法，具体包括如下步骤：

（1）根据焊接场景，在地面放置标志物，所述标志物构成正方形网格，同时，在地面标志物1m的标定杆顶部竖直放置标志物，利用单目摄像头收集放置有标志物的焊接场景图像；

（2）标定步骤（1）收集的焊接场景图像上标志物坐标及对应的世界坐标，求解地面单应矩阵和映射平面高度的单应矩阵，所述映射平面高度取值0或1，0表示地平面，1表示离地高度为1米的平面；

（3）利用单目摄像头收集未放置标志物的焊接场景图像，构成图像集，将所述图像集输入Faster RCNN+ FPN目标检测模型进行训练；

（4）利用单目摄像头实时收集焊接场景图像，并将实时收集的焊接图像输入训练好的Faster RCNN+ FPN目标检测模型中，输出目标检测结果，所述目标检测结果包括目标检测物的类别、置信度及目标框图像坐标；