低能见度粉尘环境下的人员侵入红外特征检测方法研究

发布时间：2020-06-22 21:10

【摘要】：地下掘进作业时要求不能有人员靠近掘进危险区域,但由于地下施工环境昏暗或安全意识不足等因素的影响,往往会有作业人员误入危险区域而造成不必要的伤害,现有的如红外线感应器等方式也无法准确判别侵入人员信息,导致虚警率很高,影响作业安全。针对该问题,本文研究了一种适用于低能见度粉尘环境下的人员侵入红外特征检测方法,以此为依据构建了掘进车载侵入人员红外监测预警系统,能够对侵入危险区域的人员或群体或局部人体目标进行有效探测,并排除了车载低频振动对成像探测的干扰,兼顾声光告警和除尘工况要求,实际应用中取得了很好的效果。所涉及的主要研究工作如下:(1)通过前期对煤矿井下实际工况环境进行的成像比对实验和评估,确立了长波红外成像探测预警方案,该方案能够在低能见度、光照不均匀、重煤尘和湿度等恶劣条件下,保持较好的人体目标成像特性。针对红外图像对比度低、噪声干扰、目标边缘模糊等问题,研究了一种快速中值滤波方法对红外图像进行去噪处理,有效的抑制了红外图像中的噪声,使得图像更加平滑,细节信息和图像边缘得到了增强。针对系统实时性要求和图像丢场问题,图像预处理过程中采用双线性插值和隔行传奇并内插方法,有效的保留了图像信息,满足系统应用要求。(2)研究了一种基于多特征级联的红外行人检测方法。利用感兴趣区域长宽比特征和头部Haar特征组成初级分类器,改进的HOG-SVM完成最终行人识别。研究并实现了改进的HOG特征提取算法和自适应缩放因子获取算法,在保证检测准确率的基础上,提高了检测系统实时性,同时针对目标被遮挡情况,进行了遮挡情况推理和局部特征识别,局部特征描述算子采用HOG和CS-LBP级联特征,进一步提高了检测系统对于特殊情况的鲁棒性。实验表明,本文检测方法能够达到较高的检测率,且满足系统实时性要求。(3)完成了掘进车载侵入人员红外监测预警系统的设计和构建。具体包括:完成了系统硬件设计、部件选型、现场装调;设计了侵入人员监测预警策略,完成了面向对象的人机交互程序设计。设计实现了系统集成控制终端与各功率执行部件的通讯中断控制,满足了除尘实时性、探测预警实时性要求。完成了煤矿井下外场安装和功能效果的验证,针对实际情况中出现的多种情况包括多人以及局部目标均进行了检测实验。实验表明,本文设计的人员监测预警系统在煤矿井下低能见度的复杂工况环境中具备较好的适应性,且能够应用于煤矿实际生产中。
【学位授予单位】：天津大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TP391.41;TN219
【图文】：

危险区域,人员,环境,掘进机械

使煤炭能源在我国发挥着不可替代的作用[1]。其资源需求量煤矿开采速度越来越快，同时在开采过程中发生的矿工受伤和增加，煤矿安全监管问题[2]越来越受到各方面的高度重视。煤发生率远高于其他行业，因此对于煤矿的安全生产和对煤矿生控的研究是一项艰巨而又紧迫的任务。题来源于“煤矿侵入人员监测预警系统”项目，项目背景源于测和保护，如图 1-1 所示，掘进机械在煤矿开采过程中发挥着作业时要求不能有人员靠近掘进危险区域，但由于机械驾驶员一直集中注意力观察掘进机械周围的情况，且受到煤矿井下巷度低等因素的影响，导致实际观测结果很不理想，经常会有作域而造成不必要的伤害。因此，研究一种侵入人员监测预警准确实时监测，在有人员接近掘进机械警戒区域时提前告警程中的事故率和死亡率以及保证作业人员的人身安全具有重。

机芯,红外成像,探测器

进车载侵入人员红外监测预警系统。光谱响应特性是指对于不同像探测器，其响应范围为 8μ热成像探测器，针对两种不同低能见度粉尘条件下对二者的在人体目标轮廓保持能力、图合于该特种环境下的成像探测集部件，与之匹配的红外镜头镜头，其视场可以满足监测范结合对经济成本的考虑，本系体参数见表 2-1：

【参考文献】