基于机器视觉的皮带撕裂检测综述
A Survey of Belt Tear Detection Algorithms Based on Machine Vision
DOI: 10.12677/CSA.2023.1312219, PDF,    国家科技经费支持
作者: 李旭东, 廖婷婷, 曾小信, 李宗平:中冶长天国际工程有限责任公司,湖南 长沙;国家烧结球团装备系统工程技术研究中心,湖南 长沙;李 曦:中冶长天(长沙)智能科技有限公司,湖南 长沙
关键词: 机器视觉传统检测方法深度学习检测方法皮带撕裂检测Machine Vision Traditional Detection Methods Deep Learning Detection Methods Belt Tear Detection
摘要: 本文综述了机器视觉在皮带撕裂检测领域的发展,并讨论了现有的检测方法。首先介绍了皮带撕裂的形式,包括纵向撕裂和横向撕裂。据调研数据显示,纵向撕裂占据了绝大部分的撕裂情况。然后介绍了传统机器视觉方法和基于深度学习的方法。传统方法主要是通过人工设计特征和选择合适的分类器算法进行图像分析和提取特征,但需要大量经验和调试。而基于深度学习的方法通过训练神经网络进行端到端的学习,能够提高检测精度和鲁棒性。同时归纳了近三年来应用到实际生产中的技术。最后,指出了需要解决的算法设计和评价指标问题,并展望了未来的研究方向,包括解决复杂环境的影响、提高实时性要求、优化算法适应不同情况和制作公开测试数据集等。总体来说,机器视觉技术在皮带撕裂检测领域具有广阔的应用前景,但还需要进一步研究和探索。
Abstract: This article reviews the development of machine vision in the field of belt tear detection and dis-cusses existing detection methods. First, the forms of belt tears are introduced, including longitu-dinal tears and transverse tears. According to survey data, longitudinal tears account for the vast majority of tears. Then traditional machine vision methods and deep learning-based methods are introduced. Traditional methods mainly perform image analysis and extract features by manually designing features and selecting appropriate classifier algorithms, but this requires a lot of experience and debugging. Methods based on deep learning can improve detection accuracy and robust-ness by training neural networks for end-to-end learning. At the same time, the technologies ap-plied in actual production in the past three years are summarized. Finally, it points out the algorithm design and evaluation index issues that need to be solved, and looks forward to future research directions, including solving the impact of complex environments, improving real-time re-quirements, optimizing algorithms to adapt to different situations, and creating public test data sets. Overall, machine vision technology has broad application prospects in the field of belt tear de-tection, but further research and exploration are needed.
文章引用:李旭东, 廖婷婷, 曾小信, 李曦, 李宗平. 基于机器视觉的皮带撕裂检测综述[J]. 计算机科学与应用, 2023, 13(12): 2191-2197. https://doi.org/10.12677/CSA.2023.1312219

参考文献

[1] 林瑶, 田捷. 医学图像分割方法综述[J]. 模式识别与人工智能, 2002, 15(2): 192-204.
[2] 陆剑锋, 林海, 潘志庚. 自适应区域生长算法在医学图像分割中的应用[J]. 计算机辅助设计与图形学学报, 2005(10): 28-33.
[3] 陈鸿翔. 基于卷积神经网络的图像语义分割[D]: [硕士学位论文]. 杭州: 浙江大学, 2016.
[4] 刘宇凯, 金晓康, 张建明, 等. 基于局部结构的多尺度协作表示人脸识别算法[J]. 计算机工程与应用, 2018, 54(17): 151-157.
[5] 张建明, 廖婷婷, 吴宏林, 等. 基于改进分数阶SVD的块协作表示的小样本人脸识别算法[J]. 计算机工程与科学, 2018, 40(7): 1237-1243.
[6] 张建明, 金晓康, 吴宏林, 等. 基于多模型的实时压缩跟踪算法[J]. 电子与信息学报, 2018, 40(10): 2373-2380.
[7] 刘阳, 金晓康, 王朦, 等. 基于压缩感知理论的实时目标跟踪算法研究及系统实现[J]. 软件, 2016, 37(8): 20-26.
[8] 李旭东, 张建明, 谢志鹏, 等. 基于三尺度嵌套残差结构的交通标志快速检测算法[J]. 计算机研究与发展, 2020, 57(5): 1022-1036.
[9] 李旭东. 基于深度卷积网络的实时交通标志检测研究[D]: [硕士学位论文]. 长沙: 长沙理工大学, 2020.[CrossRef
[10] 张建明, 王伟, 陆朝铨, 等. 基于压缩卷积神经网络的交通标志分类算法[J]. 华中科技大学学报(自然科学版), 2019, 47(1): 103-108. [Google Scholar] [CrossRef
[11] 金晓康, 吴瑶, 施莹娟, 等. 基于YOLO框架的实时交通标志识别算法研究与系统实现[J]. 软件, 2023, 44(1): 20-23.
[12] 武喜艳. 煤矿输送带纵向撕裂视觉检测系统研究[D]: [硕士学位论文]. 太原: 太原理工大学, 2015.
[13] 贾焕. 基于图像处理的输送带撕裂和跑偏检测研究[D]: [硕士学位论文]. 太原: 太原科技大学, 2021.[CrossRef
[14] 张敏. 基于图像处理的带式输送机故障诊断系统研究[D]: [硕士学位论文]. 曲阜: 曲阜师范大学, 2022.[CrossRef
[15] 刘晓阳, 刘晶, 张向阳, 等. 基于二维Gabor滤波器的胶带撕裂检测[J]. 工矿自动化, 2021, 47(4): 103-107. [Google Scholar] [CrossRef
[16] 曾飞, 赵玉凯, 欧宏日, 等. 融合HOG和GLCM特征的输送带撕裂在线检测方法[J]. 仪表技术与传感器, 2022(11): 108-112.
[17] 李海滨, 张春明, 张元正, 等. 线激光辅助的皮带撕裂视觉检测方法[J]. 光学技术, 2011, 37(4): 466-470. [Google Scholar] [CrossRef
[18] 付胜, 刘毅. 带式输送机输送带纵向撕裂线激光辅助视觉检测方法[J]. 矿山机械, 2016, 44(6): 31-35. [Google Scholar] [CrossRef
[19] 卢金龙. 基于机器视觉的皮带撕裂检测系统设计与实现[D]: [硕士学位论文]. 秦皇岛: 燕山大学, 2017.
[20] 徐辉, 刘丽静, 沈科, 等. 基于多道线性激光的带式输送机纵向撕裂检测[J]. 工矿自动化, 2021, 47(7): 37-44. [Google Scholar] [CrossRef
[21] 王晓超. 基于Labview矿用输送带纵向撕裂视觉在线检测系统设计[D]: [硕士学位论文]. 太原: 太原理工大学, 2016.
[22] 王志星. 输送带纵向撕裂双目视觉在线检测系统研究与设计[D]: [硕士学位论文]. 太原: 太原理工大学, 2018.
[23] 康彬. 基于云端的输送带撕裂视觉检测系统的研究[D]: [硕士学位论文]. 北京: 中国矿业大学, 2022.[CrossRef
[24] 程月, 尚学文, 王福平, 等. 皮带撕裂的视觉检测[J]. 机械工程与自动化, 2018(3): 132-134+137.
[25] 张晓卫. 基于深度学习的传输带纵向撕裂检测研究[D]: [硕士学位论文]. 秦皇岛: 燕山大学, 2020.[CrossRef
[26] 孟晓娟, 张月琴, 郝晓丽, 等. 多分类深度卷积生成对抗网络的皮带撕裂检测[J]. 计算机工程与应用, 2021, 57(16): 269-275.
[27] Wang, G.X., Rao, Z.P., Sun, H., et al. (2022) A Belt Tearing Detection Method of YOLOv4-BELT for Multi-Source Interference Environment. Measure-ment, 189, Article ID: 110469. [Google Scholar] [CrossRef
[28] 生鹏飞, 郝晓丽, 吕进来. 改进区域卷积神经网络的传送带撕裂检测[J]. 计算机工程与设计, 2023, 44(3): 908-915. [Google Scholar] [CrossRef
[29] 张勇. 矿用带式输送机皮带在线检测系统的设计研究[J]. 机械管理开发, 2020, 35(8): 147-149. [Google Scholar] [CrossRef
[30] 高锦洋. 带式输送机纵向撕裂保护系统研究[J]. 自动化应用, 2020(10): 35-36+39. [Google Scholar] [CrossRef
[31] 邢建厂, 王震, 李振刚. 基于视觉分析的皮带智能检测系统[J]. 工业控制计算机, 2022, 35(4): 37+39.
[32] 黄志平. 皮带撕裂智能监测终端在电厂输煤皮带机的应用研究[J]. 中国设备工程, 2022(20): 28-30.
[33] 徐仁锋, 孟宪军, 贾东. 一种线激光皮带撕裂检测装置在准能选煤厂的应用[J]. 山西焦煤科技, 2023, 47(2): 35-37.
[34] 郭理宏. 机器视觉系统在皮带撕裂检测中的应用[J]. 中国计量, 2023(8): 117-119. [Google Scholar] [CrossRef
[35] 张梦超, 周满山, 张媛, 等. 基于深度学习的矿用输送带损伤检测方法[J]. 工矿自动化, 2021, 47(6): 51-56. [Google Scholar] [CrossRef
[36] 毕东月. 基于深度学习的输煤皮带故障视觉检测方法研究[J]. 中国安全生产科学技术, 2021, 17(8): 84-90.
[37] 杨亮. 煤矿带式输送机胶带纵向撕裂检测与保护系统研究[J]. 能源与环保, 2023, 45(5): 247-251+263. [Google Scholar] [CrossRef
[38] 游磊, 朱兴林, 陈雨, 等. 基于全卷积神经网络的输送带撕裂检测方法[J]. 工矿自动化, 2022, 48(9): 16-24. [Google Scholar] [CrossRef