基于机器视觉的锚杆异常快速检测方法

王昱栋^1,2，代伟^1,2，马小平^2,3

1. 中国矿业大学地下空间智能控制教育部工程研究中心2. 中国矿业大学信息与控制工程学院3. 中国矿业大学人工智能研究院

摘 要：现有的锚杆异常人工检测方法只能对单根锚杆进行抽检,无法全面检查锚杆异常情况,且效率较低。锚杆有异常时,杆体露出段往往出现长度或角度变化,甚至发生脱落。根据锚杆出现异常时露出段长度、角度会发生变化的特点,以巷道巡检机器人为平台,基于机器视觉技术设计了一种由锚杆图像匹配与提取、锚杆特征检测构成的非接触式锚杆异常快速检测方法。在锚杆图像匹配与提取阶段,采用感知哈希算法进行采集图像与原始图像匹配,采用直方图均衡化实现图像增强,采用YOLOv3算法定位并提取锚杆区域;在锚杆特征检测阶段,采用双边滤波与Canny边缘检测算法提取锚杆图像边缘信息,采用直线段检测算法提取锚杆图像直线段,结合锚杆轮廓可视为一组平行线的特征,实现锚杆长度、角度特征提取,并与原始图像锚杆特征进行对比,实现异常检测。通过在实验室制作数据集对锚杆异常快速检测方法进行实验,结果表明该方法可快速、准确地检测出锚杆异常。

关键词：巷道支护;锚杆支护;锚杆异常检测;巷道巡检机器人;机器视觉;图像匹配;图像增强;特征提取;