基于TOF深度圖像修復(fù)的輸送帶煤流檢測(cè)方法

汪心悅， 喬鐵柱， 龐宇松， 閻高偉

(1.太原理工大學(xué) 新型傳感器與智能控制教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室， 山西 太原 030024； 2.太原理工大學(xué) 物理與光電工程學(xué)院， 山西 太原 030024； 3.代爾夫特理工大學(xué) 機(jī)械、海事和材料工程學(xué)院， 荷蘭 代爾夫特 2628 CD； 4.太原理工大學(xué) 電氣與動(dòng)力工程學(xué)院， 山西 太原 030024)

0 引言

智慧礦山建設(shè)是實(shí)現(xiàn)煤炭工業(yè)高質(zhì)量發(fā)展的重要保障。在智慧礦山各環(huán)節(jié)中，智能生產(chǎn)、智能運(yùn)輸及智能調(diào)度管理等環(huán)節(jié)都需要煤流數(shù)據(jù)的支持[1]。因此，輸送帶煤流檢測(cè)問(wèn)題十分重要。

帶式輸送機(jī)是主要的煤炭運(yùn)輸設(shè)備[2]。根據(jù)計(jì)量原理不同，傳統(tǒng)煤流檢測(cè)裝置主要分為核子膠帶秤[3]和電子膠帶秤[4]。核子膠帶秤的放射源在使用和存儲(chǔ)時(shí)存在一定的安全和環(huán)保隱患；電子膠帶秤屬于接觸式檢測(cè)裝置，檢測(cè)精度易受輸送帶張力、剛度等因素的影響。近年來(lái)，非接觸式檢測(cè)方法在煤流檢測(cè)領(lǐng)域得到廣泛研究和應(yīng)用。N. M. Mihut[5]設(shè)計(jì)了一種基于超聲波傳感器的輸送帶物料運(yùn)輸流量測(cè)量系統(tǒng)，但超聲波測(cè)距響應(yīng)速度慢，且?guī)捷斔蜋C(jī)高速運(yùn)行時(shí)測(cè)量誤差較大。李萍等[6]基于線激光條紋實(shí)現(xiàn)帶送煤炭體積測(cè)量，該方法采集區(qū)域不均勻，測(cè)量誤差較大。代偉等[7]采用雙目視覺(jué)方法獲取煤料圖像各點(diǎn)深度信息，基于煤量計(jì)算公式實(shí)現(xiàn)煤流檢測(cè)，但雙目視覺(jué)系統(tǒng)立體匹配計(jì)算成本高、實(shí)時(shí)性差，另外井下環(huán)境光照條件復(fù)雜、粉塵較大，且煤料與輸送帶顏色相近，均會(huì)影響檢測(cè)效果。

基于飛行時(shí)間(Time-of-Flight，TOF)測(cè)距原理的相機(jī)[8-9]可直接獲得均勻的場(chǎng)景深度信息和強(qiáng)度信息，測(cè)量效果幾乎不受環(huán)境光影響[10]，且受物體表面灰度特性影響較小[11-12]。……