一種浮選泡沫追蹤方法及裝置製造方法
2023-11-04 07:13:12
一種浮選泡沫追蹤方法及裝置製造方法
【專利摘要】本發明實施例公開了一種浮選泡沫追蹤方法及裝置。浮選泡沫追蹤方法包括：確定當前幀以及上一幀泡沫圖像中泡沫的特徵信息，特徵信息包括面積、最小外接圓圓心位置以及最小外接圓半徑；對當前幀泡沫圖像中泡沫編號並以編號為索引值建立索引圖像；根據泡沫在上一幀泡沫圖像中最小外接圓圓心位置以及泡沫運動預測值，預測泡沫在當前幀泡沫圖像中最小外接圓圓心位置並以此在索引圖像上查找預定範圍內的匹配泡沫，其中，根據泡沫在上一幀泡沫圖像中最小外接圓圓心與匹配泡沫最小外接圓圓心之間的位移量更新泡沫運動預測值。採用泡沫目標特徵提取、位移預測及匹配，有效提高實時追蹤速度、降低目標追蹤的錯誤率，對冶煉生產過程具有指導意義。
【專利說明】一種浮選泡沬追蹤方法及裝置
【技術領域】
[0001]本發明涉及圖像處理以及選礦領域，尤其涉及一種浮選泡沫追蹤方法及裝置。
【背景技術】
[0002]隨著選礦技術的發展，通過對浮選泡沫圖像的處理來選礦佔有越來越重要的地位。黃金浮選自動控制過程中，浮選泡沫的運動模式是浮選藥劑添加量的一個重要依據，由於現場工藝的要求及浮選藥液的腐蝕性，不能使用接觸式檢測手段，所以圖像處理的手段是最好的選擇。但是泡沫圖像的測速是一件較困難的事情，泡沫圖像中泡沫分布密集，運動速度快，而且往往存在局部震蕩、泡沫破滅、回流等現象，泡沫面積、顏色、形態等屬性相似程度高，這些因素造成泡沫圖像運動測速的困難。
[0003]發明人所知道的現有技術中的運動檢測方法一種是基於幀間特徵匹配的方法，如光流算子、角點等，另一種是基於跟蹤的方法，如mean shift、cam_shift、condensation算法等。但是，泡沫圖像的密集性和相似性導致基於幀間特徵匹配方法出現大量的誤匹配，而跟蹤方法算法複雜，難以適應泡沫高速運動和泡沫破裂的現象。
【發明內容】
[0004]本發明實施例的目的是提供一種浮選泡沫追蹤方法及裝置，提高泡沫追蹤的效果O
[0005]本發明實施例的目的是通過以下技術方案實現的:
[0006]一種浮選泡沫追蹤方法，包括:
[0007]確定當前幀以及上一幀泡沫圖像中泡沫的特徵信息，所述特徵信息包括面積、最小外接圓圓心位置以及最小外接圓半徑；
[0008]對所述當前幀泡沫圖像中泡沫進行編號並以所述編號為索引值建立索引圖像；
[0009]根據泡沫在上一幀泡沫圖像中最小外接圓圓心位置以及泡沫運動預測值，預測所述泡沫在當前幀泡沫圖像中最小外接圓圓心位置並以此在索引圖像上查找預定範圍內的匹配泡沫，其中，根據所述泡沫在上一幀泡沫圖像中最小外接圓圓心與所述匹配泡沫在當前幀泡沫圖像中最小外接圓圓心之間的位移量更新所述泡沫運動預測值。
[0010]一種浮選泡沫追蹤裝置，包括確定單元、建立單元以及匹配單元:
[0011]所述確定單元，用於確定當前幀以及上一幀泡沫圖像中泡沫的特徵信息，所述特徵信息包括面積、最小外接圓圓心位置以及最小外接圓半徑；
[0012]所述建立單元，用於對所述確定單元得到的所述當前幀泡沫圖像中泡沫進行編號並以所述編號為索引值建立索引圖像，
[0013]所述匹配單元，用於根據所述確定單元得到的泡沫在上一幀泡沫圖像中最小外接圓圓心位置以及泡沫運動預測值，預測所述泡沫在當前幀泡沫圖像中最小外接圓圓心位置並以此在所述建立單元得到的索引圖像上查找預定範圍內的匹配泡沫，其中，根據所述泡沫在上一幀泡沫圖像中最小外接圓圓心與所述匹配泡沫在當前幀泡沫圖像中最小外接圓圓心之間的位移量更新所述泡沫運動預測值。
[0014]由上述本發明實施例提供的技術方案可以看出，採用泡沫特徵信息提取、位移預測及匹配，有效提高實時追蹤速度、降低目標追蹤的錯誤率，對冶煉生產過程具有指導意義。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0015]為了更清楚地說明本發明實施例的技術方案，下面將對實施例描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發明的一些實施例，對於本領域的普通技術人員來講，在不付出創造性勞動的前提下，還可以根據這些附圖獲得其他附圖。
[0016]圖1為本發明實施例提供的浮選泡沫追蹤方法的示意圖。
[0017]圖2為本發明實施例提供的浮選泡沫追蹤方法中索引圖像示意圖。
[0018]圖3為本發明實施例提供的浮選泡沫追蹤方法中預測匹配示意圖。
[0019]圖4為本發明實施例提供的浮選泡沫追蹤方法中泡沫圖像分區示意圖。
[0020]圖5為本發明實施例提供的浮選泡沫追蹤裝置的構成示意圖一。
[0021]圖6為本發明實施例提供的浮選泡沫追蹤裝置的構成示意圖二。
[0022]圖7為本發明實施例提供的浮選泡沫追蹤方法流程框圖。
【具體實施方式】
[0023]下面結合本發明實施例中的附圖，對本發明實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本發明一部分實施例，而不是全部的實施例。基於本發明的實施例，本領域普通技術人員在沒有做出創造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬於本發明的保護範圍。
[0024]本發明實施例浮選泡沫追蹤方法，由於浮選現場的工藝現狀及浮選藥液的腐蝕性，不能採用接觸式檢測手段，因而可以通過攝像頭現場採集視頻信息，視頻信息發送到伺服器處進行處理。
[0025]具體的，安裝高速相機，其攝像頭位於浮選池上方，並配置光源，浮選泡沫在光照條件下，凸起的泡沫頂端發亮。其中，對高速相機、配置光源沒有嚴格的品牌和型號限制。
[0026]如圖1所示，本發明實施例提供一種浮選泡沫追蹤方法，包括:
[0027]步驟11、確定當前幀以及上一幀泡沫圖像中泡沫的特徵信息，所述特徵信息包括面積、最小外接圓圓心位置以及最小外接圓半徑。
[0028]步驟12、對所述當前幀泡沫圖像中泡沫進行編號並以所述編號為索引值建立索引圖像。
[0029]步驟13、根據泡沫在上一幀泡沫圖像中最小外接圓圓心位置以及泡沫運動預測值，預測所述泡沫在當前幀泡沫圖像中最小外接圓圓心位置並以此在索引圖像上查找預定範圍內的匹配泡沫，其中，根據所述泡沫在上一幀泡沫圖像中最小外接圓圓心與所述匹配泡沫在當前幀泡沫圖像中最小外接圓圓心之間的位移量更新所述泡沫運動預測值。
[0030]本發明實施例浮選泡沫追蹤方法，由於浮選泡沫具有移動快、局部震蕩、泡沫破滅、回流等現象，本發明實施例浮選泡沫追蹤方法，採用泡沫特徵信息提取、位移預測及匹配，有效提聞實時追蹤速度、降低目標追蹤的錯誤率，對冶煉生廣過程具有指導意義。
[0031]具體而言，確定泡沫圖像中泡沫的特徵信息，可以包括:
[0032]掃描泡沫圖像得到各像素點的灰度值；
[0033]將各像素點的灰度值與灰度閾值相比較獲得泡沫高亮區域；
[0034]確定泡沫高亮區域的面積、最小外接圓圓心位置以及最小外接圓半徑；
[0035]將泡沫高亮區域的面積與面積閾值相比較排除小於面積閾值的泡沫高亮區域，以及將泡沫高亮區域的面積與最小外接圓面積之比與比值閾值相比較排除小於比值閾值的泡沫高亮區域，將未被排除的泡沫高亮區域作為目標泡沫並獲得所述目標泡沫的面積、最小外接圓圓心位置以及最小外接圓半徑。
[0036]如，灰度閾值可以為128。還需要保存所有的目標泡沫，如保存在如圖2所示意的泡沫列表中。
[0037]示例性的，泡沫在光源的照射下，泡沫頂端和部分泡沫邊緣反射的光線被攝像頭採集，掃描泡沫圖像得灰度圖像。
[0038]採用閾值分割法得到二值圖像，灰度閾值為128，灰度圖像中大於128的像素是高亮目標，小於128的像素為背景，從而分割出泡沫頂端和部分泡沫邊緣，得到泡沫高亮區域。
[0039]對二值圖像使用鏈碼技術識別每一個泡沫高亮區域，計算高亮區域面積S (面積值以像素為單位)以及其最小外接圓的面積S#(面積值以像素為單位)、最小外接圓的半徑和圓心。泡沫頂一般呈現圓形，而泡沫邊緣一般為條形狀，對識別出來的泡沫高亮區域可用圓形充滿度去除泡沫邊緣，此處的圓形充滿度E的計算方法為面積S和最小外接圓面積S#(其由最小外接圓的半徑計算得到)之比，如下:
[0040]
【權利要求】
1.一種浮選泡沫追蹤方法，其特徵在於，包括: 確定當前幀以及上一幀泡沫圖像中泡沫的特徵信息，所述特徵信息包括面積、最小外接圓圓心位置以及最小外接圓半徑； 對所述當前幀泡沫圖像中泡沫進行編號並以所述編號為索引值建立索引圖像； 根據泡沫在上一幀泡沫圖像中最小外接圓圓心位置以及泡沫運動預測值，預測所述泡沫在當前幀泡沫圖像中最小外接圓圓心位置並以此在索引圖像上查找預定範圍內的匹配泡沫，其中，根據所述泡沫在上一幀泡沫圖像中最小外接圓圓心與所述匹配泡沫在當前幀泡沫圖像中最小外接圓圓心之間的位移量更新所述泡沫運動預測值。
2.根據權利要求1所述的浮選泡沫追蹤方法，其特徵在於，確定泡沫圖像中泡沫的特徵信息，包括: 掃描泡沫圖像得到各像素點的灰度值； 將各像素點的灰度值與灰度閾值相比較獲得泡沫高亮區域； 確定泡沫高亮區域的面積、最小外接圓圓心位置以及最小外接圓半徑； 將泡沫高亮區域的面積與面積閾值相比較排除小於面積閾值的泡沫高亮區域，以及將泡沫高亮區域的面積與最小外接圓面積之比與比值閾值相比較排除小於比值閾值的泡沫高亮區域，將未被排除的泡沫高亮區域作為目標泡沫並獲得所述目標泡沫的面積、最小外接圓圓心位置以及最小外接圓半徑。
3.根據權利要求2所述的浮選泡沫追蹤方法，其特徵在於，建立索引圖像，包括: 對所述目標泡沫編號； 以所述編號為索引值逐像素填充所述目標泡沫建立索引圖像，所述編號與所述目標泡沫的面積、最小外接圓圓心位置以及最小外接圓半徑之間對應。
4.根據權利要求3所述的浮選泡沫追蹤方法，其特徵在於，根據泡沫在上一幀泡沫圖像中最小外接圓圓心位置以及泡沫運動預測值，預測所述泡沫在當前幀泡沫圖像中最小外接圓圓心位置並以此在索引圖像上查找預定範圍內的匹配泡沫，包括: 將泡沫在上一幀泡沫圖像中最小外接圓圓心位置加上泡沫運動預測值，得到預測的所述泡沫在當前幀泡沫圖像中最小外接圓圓心位置； 在索引圖像上，以預測的所述泡沫在當前幀泡沫圖像中最小外接圓圓心位置為中心發射多條射線，當遇到索引值則獲得對應的目標泡沫的面積、最小外接圓圓心位置以及最小外接圓半徑； 將所述泡沫在上一幀泡沫圖像中的面積與獲得的目標泡沫的面積比較，當目標泡沫的面積與所述泡沫在上一幀泡沫圖像中的面積的比值屬於第一比值區間時，確定目標泡沫為匹配泡沫； 獲得所述泡沫在上一幀泡沫圖像中最小外接圓圓心與所述匹配泡沫在當前幀泡沫圖像中最小外接圓圓心之間的位移量。
5.根據權利要求4所述的浮選泡沫追蹤方法，其特徵在於，所述方法還包括按照速度的連續性和整體性對所述泡沫運動預測值進行修正: 將泡沫圖像劃分為多個分區，其中，以泡沫的最小外接圓圓心所屬的分區確定泡沫所屬的分區； 將分區內所有泡沫在上一幀泡沫圖像中的最小外接圓圓心與匹配泡沫在當前幀泡沫圖像中最小外接圓圓心之間的位移量的平均值作為該分區的泡沫運動預測值，將各分區的泡沫運動預測值的平均值作為全局的泡沫運動預測值，記錄並更新分區的泡沫運動預測值以及全局的泡沫運動預測值； 其中，當分區的泡沫運動預測值與全局的泡沫運動預測值的比值不屬於第二比值區間時，依據全局的泡沫運動預測值更新分區的泡沫運動預測值，或者，當分區的泡沫運動預測值與全局的泡沫運動預測值的比值不屬於第三比值區間時，不更新分區的泡沫運動預測值。
6.一種浮選泡沫追蹤裝置，其特徵在於，包括確定單元、建立單元以及匹配單元: 所述確定單元，用於確定當前幀以及上一幀泡沫圖像中泡沫的特徵信息，所述特徵信息包括面積、最小外接圓圓心位置以及最小外接圓半徑； 所述建立單元，用於對所述確定單元得到的所述當前幀泡沫圖像中泡沫進行編號並以所述編號為索引值建立索引圖像； 所述匹配單元，用於根據所述確定單元得到的泡沫在上一幀泡沫圖像中最小外接圓圓心位置以及泡沫運動預測值，預測所述泡沫在當前幀泡沫圖像中最小外接圓圓心位置並以此在所述建立單元得到的索引圖像上查找預定範圍內的匹配泡沫，其中，根據所述泡沫在上一幀泡沫圖像中最小外接圓圓心與所述匹配泡沫在當前幀泡沫圖像中最小外接圓圓心之間的位移量更新所述泡沫運動預測值。
7.根據權利要求6所述的浮選泡沫追蹤裝置，其特徵在於，所述確定單元，具體用於: 掃描泡沫圖像得到各像素點的灰度值； 將各像素點的灰度值與灰度閾值相比較獲得泡沫高亮區域； 確定泡沫高亮區域的面積、最小外接圓圓心位置以及最小外接圓半徑； 將泡沫高亮區域的面積與面積閾值相比較排除小於面積閾值的泡沫高亮區域，以及將泡沫高亮區域的面積與最小外接圓面積之比與比值閾值相比較排除小於比值閾值的泡沫高亮區域，將未被排除的泡沫高亮區域作為目標泡沫並獲得所述目標泡沫的面積、最小外接圓圓心位置以及最小外接圓半徑。
8.根據權利要求7所述的浮選泡沫追蹤裝置，其特徵在於，所述建立單元，具體用於: 對所述目標泡沫編號； 以所述編號為索引值逐像素填充所述目標泡沫建立索引圖像，所述編號與所述目標泡沫的面積、最小外接圓圓心位置以及最小外接圓半徑之間對應。
9.根據權利要求8所述的浮選泡沫追蹤裝置，其特徵在於，所述匹配單元，具體用於: 將泡沫在上一幀泡沫圖像中最小外接圓圓心位置加上泡沫運動預測值，得到預測的所述泡沫在當前幀泡沫圖像中最小外接圓圓心位置； 在索引圖像上，以預測的所述泡沫在當前幀泡沫圖像中最小外接圓圓心位置為中心發射多條射線，當遇到索引值則獲得對應的目標泡沫的面積、最小外接圓圓心位置以及最小外接圓半徑； 將所述泡沫在上一幀泡沫圖像中的面積與獲得的目標泡沫的面積比較，當目標泡沫的面積與所述泡沫在上一幀泡沫圖像中的面積的比值屬於第一比值區間時，確定目標泡沫為匹配泡沫； 獲得所述泡沫在上一幀泡沫圖像中最小外接圓圓心與所述匹配泡沫在當前幀泡沫圖像中最小外接圓圓心之間的位移量。
10.根據權利要求9所述的浮選泡沫追蹤裝置，其特徵在於，所述浮選泡沫追蹤裝置還包括修正單元，用於對所述匹配單元得到的泡沫運動預測值按照速度的連續性和整體性進行修正: 將泡沫圖像劃分為多個分區，其中，以泡沫的最小外接圓圓心所屬的分區確定泡沫所屬的分區； 將分區內所有泡沫在上一幀泡沫圖像中的最小外接圓圓心與匹配泡沫在當前幀泡沫圖像中最小外接圓圓心之間的位移量的平均值作為該分區的泡沫運動預測值，將各分區的泡沫運動預測值的平均值作為全局的泡沫運動預測值，記錄並更新分區的泡沫運動預測值以及全局的泡沫運動預測值； 其中，當分區的泡沫運 動預測值與全局的泡沫運動預測值的比值不屬於第二比值區間時，依據全局的泡沫運動預測值更新分區的泡沫運動預測值，或者，當分區的泡沫運動預測值與全局的泡沫運動預測值的比值不屬於第三比值區間時，不更新分區的泡沫運動預測值。
【文檔編號】G06K9/62GK103530653SQ201310517076
【公開日】2014年1月22日 申請日期:2013年10月28日 優先權日:2013年10月28日
【發明者】張國英, 宋科科, 朱紅, 陳淑蘭, 陳旭峰, 梁棟華 申請人:中國礦業大學(北京)