本發(fā)明涉及罐區(qū)安全監(jiān)測(cè)，尤其涉及一種基于機(jī)器視覺(jué)的大型罐區(qū)安全監(jiān)測(cè)方法、裝置及電子設(shè)備。

背景技術(shù)：

1、隨著工業(yè)自動(dòng)化和智能化的發(fā)展，大型罐區(qū)的安全監(jiān)測(cè)技術(shù)越來(lái)越受到關(guān)注。為了保障罐區(qū)安全，常采用傳感器網(wǎng)絡(luò)等多種手段對(duì)罐區(qū)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)。然而，現(xiàn)有技術(shù)在實(shí)際應(yīng)用中存在一些問(wèn)題，限制了其在儲(chǔ)罐區(qū)安全監(jiān)測(cè)領(lǐng)域的進(jìn)一步推廣和應(yīng)用。

2、具體來(lái)說(shuō)，一些現(xiàn)有技術(shù)利用傳感器網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行監(jiān)測(cè)，通過(guò)在罐區(qū)內(nèi)布置煙霧傳感器、溫度傳感器等設(shè)備，對(duì)罐區(qū)內(nèi)的各種環(huán)境參數(shù)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)。這種方法可以及時(shí)了解罐區(qū)內(nèi)的安全狀況，但存在以下局限：（1）需要大量傳感器：為了提高監(jiān)測(cè)的準(zhǔn)確性和覆蓋范圍，往往需要布置大量傳感器，這增加了系統(tǒng)的復(fù)雜性和成本；（2）檢查和維護(hù)頻繁：傳感器網(wǎng)絡(luò)需要定期檢查和維護(hù)，以確保監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性。這給操作人員帶來(lái)了一定的負(fù)擔(dān)，增加了系統(tǒng)的運(yùn)行成本。

3、此外，還有一些現(xiàn)有技術(shù)利用機(jī)器視覺(jué)進(jìn)行監(jiān)測(cè)，通過(guò)圖像采集設(shè)備獲取罐區(qū)內(nèi)環(huán)境的實(shí)時(shí)圖像，利用圖像處理技術(shù)對(duì)圖像進(jìn)行分析和識(shí)別。這種方法可以實(shí)現(xiàn)對(duì)罐區(qū)內(nèi)目標(biāo)的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，但存在以下問(wèn)題：（1）對(duì)環(huán)境光照敏感：在室外罐區(qū)監(jiān)測(cè)中，光線的變化會(huì)對(duì)圖像質(zhì)量造成影響，從而降低檢測(cè)和識(shí)別準(zhǔn)確性；（2）復(fù)雜背景干擾：大型罐區(qū)存在復(fù)雜的背景干擾，如管道、設(shè)備、人員等，這些干擾難以與目標(biāo)物體進(jìn)行區(qū)分，影響監(jiān)測(cè)效果。

4、與此同時(shí)，隨著國(guó)家新“環(huán)境空氣質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)”的發(fā)布，揮發(fā)性有機(jī)物(vocs)排放控制也越來(lái)越得到重視。大型罐區(qū)的泄漏、揮發(fā)性有機(jī)物檢測(cè)與監(jiān)測(cè)也變得更加重要，傳統(tǒng)的方法是通過(guò)采集揮發(fā)性有機(jī)物或者介質(zhì)泄漏物理參數(shù)來(lái)判斷，定期采集可以得到罐區(qū)安全狀況，無(wú)法實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，機(jī)器視覺(jué)技術(shù)具有24小時(shí)不間斷監(jiān)測(cè)，配合紅外成像攝像頭，改進(jìn)的圖像處理算法，可以實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程、非接觸式罐區(qū)、管道、設(shè)備等泄漏監(jiān)測(cè)。

5、綜上所述，解決現(xiàn)有罐區(qū)安全監(jiān)測(cè)方法需要耗費(fèi)高昂成本，且監(jiān)測(cè)效果不佳的問(wèn)題，顯得十分必要。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本發(fā)明提供一種基于機(jī)器視覺(jué)的大型罐區(qū)安全監(jiān)測(cè)方法、裝置及電子設(shè)備，用以克服現(xiàn)有罐區(qū)安全監(jiān)測(cè)方法需要耗費(fèi)高昂成本，且監(jiān)測(cè)效果不佳的缺陷，以提高罐區(qū)監(jiān)測(cè)的準(zhǔn)確性和穩(wěn)定性。

2、一方面，本發(fā)明提供一種基于機(jī)器視覺(jué)的大型罐區(qū)安全監(jiān)測(cè)方法，包括：利用預(yù)先安裝的多臺(tái)攝像機(jī)，獲取罐區(qū)中罐區(qū)裝置的罐區(qū)裝置圖像；通過(guò)齊次變換矩陣，建立空間坐標(biāo)系與攝像機(jī)坐標(biāo)系之間的全局參照關(guān)聯(lián)；基于所述全局參照關(guān)聯(lián)，根據(jù)罐區(qū)裝置圖像，獲取罐區(qū)內(nèi)罐區(qū)裝置的安全監(jiān)測(cè)參數(shù)；根據(jù)所述罐區(qū)裝置的安全監(jiān)測(cè)參數(shù)，確定罐區(qū)安全監(jiān)測(cè)結(jié)果。

3、進(jìn)一步地，所述利用預(yù)先安裝的多臺(tái)攝像機(jī)，獲取罐區(qū)中罐區(qū)裝置的罐區(qū)裝置圖像，包括：在所述多臺(tái)攝像機(jī)動(dòng)態(tài)運(yùn)行和/或罐區(qū)裝置空間移動(dòng)的情況下，獲取罐區(qū)裝置圖像。

4、進(jìn)一步地，所述通過(guò)齊次變換矩陣，建立空間坐標(biāo)系與攝像機(jī)坐標(biāo)系之間的全局參照關(guān)聯(lián)，包括：通過(guò)平移矩陣將空間坐標(biāo)系的原點(diǎn)平移到攝像機(jī)的位置；通過(guò)旋轉(zhuǎn)矩陣將空間坐標(biāo)系旋轉(zhuǎn)到與攝像機(jī)坐標(biāo)系對(duì)齊；將平移矩陣和旋轉(zhuǎn)矩陣進(jìn)行組合，得到齊次變換矩陣；根據(jù)所述齊次變換矩陣，建立得到從空間坐標(biāo)系到攝像機(jī)坐標(biāo)系的全局參照關(guān)聯(lián)。

5、進(jìn)一步地，所述攝像機(jī)為熱紅外攝像機(jī)，所述罐區(qū)裝置圖像為熱紅外圖像；所述基于所述全局參照關(guān)聯(lián)，根據(jù)罐區(qū)裝置圖像，獲取罐區(qū)內(nèi)罐區(qū)裝置的安全監(jiān)測(cè)參數(shù)，包括：獲取所述熱紅外圖像中罐區(qū)裝置各部位的溫度值，以及罐區(qū)裝置上相鄰部位的溫度差值；其中，所述安全監(jiān)測(cè)參數(shù)包括所述溫度值和所述溫度差值；相應(yīng)的，所述根據(jù)所述罐區(qū)裝置的安全監(jiān)測(cè)參數(shù)，確定罐區(qū)安全監(jiān)測(cè)結(jié)果，包括：確定所述溫度值高于第一設(shè)定閾值的第一部位；和/或，確定所述溫度值低于第二設(shè)定閾值的第二部位；和/或，確定所述溫度差值高于預(yù)設(shè)差值的第三部位；將所述第一部位、第二部位、第三部位確定為存在氣體或液體泄漏跡象的部位，得到所述罐區(qū)安全監(jiān)測(cè)結(jié)果；其中，所述第一設(shè)定閾值大于所述第二設(shè)定閾值。

6、進(jìn)一步地，所述基于所述全局參照關(guān)聯(lián)，根據(jù)罐區(qū)裝置圖像，獲取罐區(qū)內(nèi)罐區(qū)裝置的安全監(jiān)測(cè)參數(shù)，包括：對(duì)所述罐區(qū)裝置圖像進(jìn)行邊緣檢測(cè)，得到裂縫輪廓；從所述裂縫輪廓中提取裂縫特征參數(shù)，所述裂縫特征參數(shù)包括裂縫的位置、長(zhǎng)度、寬度、方向及面積；其中，所述安全監(jiān)測(cè)參數(shù)包括所述裂縫特征參數(shù)；相應(yīng)的，所述根據(jù)所述罐區(qū)裝置的安全監(jiān)測(cè)參數(shù)，確定罐區(qū)安全監(jiān)測(cè)結(jié)果，包括：根據(jù)所述裂縫特征參數(shù)，確定所述罐區(qū)裝置的風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)；確定所述風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)達(dá)到設(shè)定等級(jí)；將所述裂縫特征參數(shù)中裂縫的位置確定為需要進(jìn)行維護(hù)、修復(fù)或更換的部位，得到所述灌區(qū)安全監(jiān)測(cè)結(jié)果。

7、進(jìn)一步地，還包括：利用預(yù)先安裝的多臺(tái)攝像機(jī)，獲取罐區(qū)中操作人員的目標(biāo)圖像；根據(jù)所述目標(biāo)圖像，確定所述操作人員的授權(quán)信息和穿戴裝備；基于所述全局參照關(guān)聯(lián)，根據(jù)所述目標(biāo)圖像確定操作人員在罐區(qū)中的實(shí)際位置；在所述操作人員的授權(quán)信息、穿戴設(shè)備以及實(shí)際位置中任意一項(xiàng)不符合預(yù)設(shè)條件的情況下，向罐區(qū)中安保人員發(fā)出警報(bào)，以及時(shí)采取安全措施。

8、第二方面，本發(fā)明還提供一種基于機(jī)器視覺(jué)的大型罐區(qū)安全監(jiān)測(cè)裝置，包括：罐區(qū)裝置圖像獲取模塊，用于利用預(yù)先安裝的多臺(tái)攝像機(jī)，獲取罐區(qū)中罐區(qū)裝置的罐區(qū)裝置圖像；全局參照關(guān)聯(lián)建立模塊，用于通過(guò)齊次變換矩陣，建立空間坐標(biāo)系與攝像機(jī)坐標(biāo)系之間的全局參照關(guān)聯(lián)；安全監(jiān)測(cè)參數(shù)獲取模塊，用于基于所述全局參照關(guān)聯(lián)，根據(jù)罐區(qū)裝置圖像，獲取罐區(qū)內(nèi)罐區(qū)裝置的安全監(jiān)測(cè)參數(shù)；安全監(jiān)測(cè)結(jié)果確定模塊，用于根據(jù)所述罐區(qū)裝置的安全監(jiān)測(cè)參數(shù)，確定罐區(qū)安全監(jiān)測(cè)結(jié)果。

9、第三方面，本發(fā)明還提供一種電子設(shè)備，包括存儲(chǔ)器、處理器及存儲(chǔ)在存儲(chǔ)器上并可在處理器上運(yùn)行的計(jì)算機(jī)程序，所述處理器執(zhí)行所述程序時(shí)實(shí)現(xiàn)如上述任一種所述的基于機(jī)器視覺(jué)的大型罐區(qū)安全監(jiān)測(cè)方法。

10、第四方面，本發(fā)明還提供一種非暫態(tài)計(jì)算機(jī)可讀存儲(chǔ)介質(zhì)，其上存儲(chǔ)有計(jì)算機(jī)程序，該計(jì)算機(jī)程序被處理器執(zhí)行時(shí)實(shí)現(xiàn)如上述任一種所述的基于機(jī)器視覺(jué)的大型罐區(qū)安全監(jiān)測(cè)方法。

11、第五方面，本發(fā)明還提供一種計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品，包括計(jì)算機(jī)程序，所述計(jì)算機(jī)程序被處理器執(zhí)行時(shí)實(shí)現(xiàn)如上述任一種所述的基于機(jī)器視覺(jué)的大型罐區(qū)安全監(jiān)測(cè)方法。

12、本發(fā)明提供的基于機(jī)器視覺(jué)的大型罐區(qū)安全監(jiān)測(cè)方法，通過(guò)利用預(yù)先安裝的多臺(tái)攝像機(jī)，獲取罐區(qū)中罐區(qū)裝置的罐區(qū)裝置圖像，并通過(guò)齊次變換矩陣，建立空間坐標(biāo)系與攝像機(jī)坐標(biāo)系之間的全局參照關(guān)聯(lián)，進(jìn)而基于全局參照關(guān)聯(lián)，根據(jù)罐區(qū)裝置圖像，獲取罐區(qū)內(nèi)罐區(qū)裝置的安全監(jiān)測(cè)參數(shù)，從而，根據(jù)罐區(qū)裝置的安全監(jiān)測(cè)參數(shù)，確定罐區(qū)安全監(jiān)測(cè)結(jié)果。該方法通過(guò)齊次變換矩陣建立空間坐標(biāo)系與攝像機(jī)坐標(biāo)系之間的全局參照關(guān)聯(lián)，在整個(gè)罐區(qū)范圍內(nèi)建立統(tǒng)一的參照框架，不僅能夠準(zhǔn)確獲取攝像機(jī)的位置和方向，根據(jù)罐區(qū)裝置圖像進(jìn)行安全監(jiān)測(cè)參數(shù)的精確測(cè)量，實(shí)現(xiàn)更全面的安全監(jiān)測(cè)，還可以適應(yīng)攝像機(jī)的旋轉(zhuǎn)或移動(dòng)，使得安全監(jiān)測(cè)更加靈活可靠，與此同時(shí)，此過(guò)程不需要布設(shè)大量傳感器，降低了耗費(fèi)成本。

技術(shù)特征：

1.一種基于機(jī)器視覺(jué)的大型罐區(qū)安全監(jiān)測(cè)方法，其特征在于，包括：

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于機(jī)器視覺(jué)的大型罐區(qū)安全監(jiān)測(cè)方法，其特征在于，所述利用預(yù)先安裝的多臺(tái)攝像機(jī)，獲取罐區(qū)中罐區(qū)裝置的罐區(qū)裝置圖像，包括：

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于機(jī)器視覺(jué)的大型罐區(qū)安全監(jiān)測(cè)方法，其特征在于，所述通過(guò)齊次變換矩陣，建立空間坐標(biāo)系與攝像機(jī)坐標(biāo)系之間的全局參照關(guān)聯(lián)，包括：

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于機(jī)器視覺(jué)的大型罐區(qū)安全監(jiān)測(cè)方法，其特征在于，所述攝像機(jī)為熱紅外攝像機(jī)，所述罐區(qū)裝置圖像為熱紅外圖像；

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于機(jī)器視覺(jué)的大型罐區(qū)安全監(jiān)測(cè)方法，其特征在于，所述基于所述全局參照關(guān)聯(lián)，根據(jù)罐區(qū)裝置圖像，獲取罐區(qū)內(nèi)罐區(qū)裝置的安全監(jiān)測(cè)參數(shù)，包括：

6.根據(jù)權(quán)利要求1-5中任一項(xiàng)所述的基于機(jī)器視覺(jué)的大型罐區(qū)安全監(jiān)測(cè)方法，其特征在于，還包括：

7.一種基于機(jī)器視覺(jué)的大型罐區(qū)安全監(jiān)測(cè)裝置，其特征在于，包括：

8.一種電子設(shè)備，包括存儲(chǔ)器、處理器及存儲(chǔ)在所述存儲(chǔ)器上并可在所述處理器上運(yùn)行的計(jì)算機(jī)程序，其特征在于，所述處理器執(zhí)行所述程序時(shí)實(shí)現(xiàn)如權(quán)利要求1至6中任一項(xiàng)所述的基于機(jī)器視覺(jué)的大型罐區(qū)安全監(jiān)測(cè)方法。

9.一種非暫態(tài)計(jì)算機(jī)可讀存儲(chǔ)介質(zhì)，其上存儲(chǔ)有計(jì)算機(jī)程序，其特征在于，所述計(jì)算機(jī)程序被處理器執(zhí)行時(shí)實(shí)現(xiàn)如權(quán)利要求1至6中任一項(xiàng)所述的基于機(jī)器視覺(jué)的大型罐區(qū)安全監(jiān)測(cè)方法。

10.一種計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品，包括計(jì)算機(jī)程序，其特征在于，所述計(jì)算機(jī)程序被處理器執(zhí)行時(shí)實(shí)現(xiàn)如權(quán)利要求1至6中任一項(xiàng)所述的基于機(jī)器視覺(jué)的大型罐區(qū)安全監(jiān)測(cè)方法。

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明提供一種基于機(jī)器視覺(jué)的大型罐區(qū)安全監(jiān)測(cè)方法、裝置及電子設(shè)備，其中的方法包括：利用預(yù)先安裝的多臺(tái)攝像機(jī)，獲取罐區(qū)中罐區(qū)裝置的罐區(qū)裝置圖像；通過(guò)齊次變換矩陣，建立空間坐標(biāo)系與攝像機(jī)坐標(biāo)系之間的全局參照關(guān)聯(lián)；基于全局參照關(guān)聯(lián)，根據(jù)罐區(qū)裝置圖像，獲取罐區(qū)內(nèi)罐區(qū)裝置的安全監(jiān)測(cè)參數(shù)；根據(jù)罐區(qū)裝置的安全監(jiān)測(cè)參數(shù)，確定罐區(qū)安全監(jiān)測(cè)結(jié)果。該方法通過(guò)齊次變換矩陣建立空間坐標(biāo)系與攝像機(jī)坐標(biāo)系之間的全局參照關(guān)聯(lián)，在整個(gè)罐區(qū)范圍內(nèi)建立統(tǒng)一的參照框架，不僅能夠準(zhǔn)確獲取攝像機(jī)的位置和方向，根據(jù)罐區(qū)裝置圖像進(jìn)行安全監(jiān)測(cè)參數(shù)的精確測(cè)量，實(shí)現(xiàn)更全面的安全監(jiān)測(cè)，還可以適應(yīng)攝像機(jī)的旋轉(zhuǎn)或移動(dòng)，使得安全監(jiān)測(cè)更加靈活可靠，與此同時(shí)，此過(guò)程不需要布設(shè)大量傳感器，降低了耗費(fèi)成本。

技術(shù)研發(fā)人員：梁偉,張來(lái)斌
受保護(hù)的技術(shù)使用者：中國(guó)石油大學(xué)（北京）
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2025/1/9