[发明专利]一种基于深度信息融合的煤量快速检测方法

权利要求书

1.一种基于深度信息融合的煤量快速检测方法，其特征在于：该方法步骤如下：

步骤1，经Kinect2.0相机获取相机所在平面到空载输送带面的深度信息，与输送带面构成规则几何体，根据具体输送带尺寸信息运用几何体体积公式计算得到V₁；

步骤2，在左、右两个Kinect2.0相机中设置不同的红外脉冲频率，获取两组相机所在平面到煤流量表面的深度信息图和RGB图像，采用sdk for kinect分别融合这两组图像，获得两张高分辨率的深度信息图；

步骤3，经左、右两个Kinect2.0深度相机的RGB摄像头获取一组高分辨率的煤流量表面的视差图，再对视差图进行一系列处理进而获得煤流量表面的深度信息图；

步骤4，将获取的这三张高分辨率的深度信息图通过关键点对齐并融合对应点上的深度信息获得最终的深度信息图；

步骤5，将融合后的煤流量表面深度信息图转化为点云图，采用MATLAB的AlphaShape函数和Volume函数计算初始体积计算出煤流量表面到相机所在平面之间构成的体积V₂；

步骤6，将相机所在平面与空载输送带之间构成的体积减去煤流量表面到相机所在平面之间构成的体积，获得煤流量的体积V＝V₁-V₂；

步骤7，基于EDEM软件仿真获得所运输的煤块堆积率；

步骤8，将所获得的煤流量体积与煤块堆积率相乘，计算得到最终的煤流量体积kV。

2.根据权利要求1所述的一种基于深度信息融合的煤量快速检测方法，其特征在于：所述步骤2中的Kinect2.0相机包括红外投射器、彩色相机和深度相机；其物理尺寸为250mmL×70mmW×45mmH，深度范围为0.5-4.5m，深度图像的分辨率为512×424，RGB图像的分辨率为1920×1080，帧率为30FPS，视场角为70°H,60°V，使用USB3.0接口，可接入ROS驱动。

3.根据权利要求2所述的一种基于深度信息融合的煤量快速检测方法，其特征在于：所述深度相机为红外相机。

4.根据权利要求3所述的一种基于深度信息融合的煤量快速检测方法，其特征在于：所述深度相机通过TOF飞行时间法获取深度信息。

5.根据权利要求1所述的一种基于深度信息融合的煤量快速检测方法，其特征在于：所述步骤3中的处理过程包括:通过双边滤波处理图像噪声和维纳滤波在一定程度上消除由运动产生的伪影。由于两Kinect2.0相机并列设置于同一平面内，两条光轴方向也平行，可以通过视差与深度的关系式得到煤流量表面的深度信息；

其中，X^R和X^T是两个成像点在左右两个像面上距离图像左边缘的距离，f为RGB摄像头的焦距，b为左右两RGB摄像头光心之间的距离，Z为所求深度。

6.根据权利要求1所述的一种基于深度信息融合的煤量快速检测方法，其特征在于：所述步骤4中的深度信息图获得方法包括采用Prewitt算法提取图像边缘信息，随后采用surf算法根据图像关键点位置计算变换矩阵，实现对图像的缩放、平移和旋转，进行图像特征的匹配，获得最终的深度信息图；

将三组深度图像的信息融合，可以对深度信息缺失的像素点进行补充，若有获得多组深度信息的像素点，对其深度信息取平均值。

7.根据权利要求1所述的一种基于深度信息融合的煤量快速检测方法，其特征在于：所述步骤7中的煤块堆积率获得方式包括如下步骤：

S1，随机抽取一部分煤块，获取每块煤块的三维信息，根据不同的形态分别计算煤块的最大和最小外接圆形或矩形，再将其拟合成不同半径的球形颗粒或者不同半径球形颗粒的组合体，并设置煤块的密度，泊松比；

S2，导入step格式的输送带仿真模型，并设置输送带的密度，泊松比；

S3，设置碰撞：添加碰撞材料为煤块与煤块，煤块与输送带；

S4，设置重力加速度，从所运输的原煤中随机抽取一批煤块，获取这批煤块的尺寸信息，按照这批煤块中不同尺寸的煤块数量比例设置颗粒模型的大小和数量，使颗粒模型填满输送带模型；

S5，将所填的颗粒体积与输送带模型体积的比值设置为此带式输送机所运输的煤块堆积率k。