本实用新型专利技术公开了一种基于4D光场技术的矿用巡检装置，包括：多组灯源、多个光场相机、采样车和无线收发装置，无线收发装置安装在采样车的第一预设位置；灯源和光场相机安装在采样车的第二预设位置；在工作时，无线收发装置接收外部的指令，开启多组灯源与多个光场相机以及运行采样车，采样车对所有矿用路径进行巡检采样，多个光场相机获取所有矿用路径的多维信息数据；无线收发装置将多维信息数据发送到外部处理系统以规划出最优巡检路径。本实用新型专利技术可有效抵抗恶劣环境的影响，高速稳定地识别远距离的人、设备、障碍物目标，提高系统整体安全性。全性。全性。
【技术实现步骤摘要】
一种基于4D光场技术的矿用巡检装置
[0001]本技术涉及智能矿山
，尤其涉及一种基于4D光场技术的矿用巡检装置。
技术介绍
[0002]井工煤矿巷道狭窄、黑暗、潮湿、有害气体及粉尘多，采用智能巡检机器进行日常巡检、智能化程度，将有效降低井工煤矿人员风险，提高工作效率，降低事故率，减少人员成本。巡检机器寻路系统需要多种传感器采集环境信息，目前道路建模通过激光雷达实现环境感知，但水汽和粉尘对激光雷达有很大影响，且激光雷达存在成本高、获取数据点数少、无颜色信息、目标识别困难等问题，在一定程度上制约了智能巡检系统在井工煤矿的应用。4D光场技术利用单目工业相机实时获取四维矢量信息，并可生成三维点云和二维纹理信息，提供高维度数据，在潮湿和粉尘环境下具有稳定的表现。在分析4D光场技术特点的基础上，对4D光场在井工煤矿巡检系统中的应用进行了探讨，4D光场能提高巡检系统的可靠性、实时性、安全性及降低成本。
[0003]光场技术是能够采集和还原矢量光线的一种技术。早期光场采集设备主要分为单相机模拟阵列和相机阵列2种方式。单相机模拟阵列是将单个相机和移动装置相结合，通过在移动中设定不同位置，采集相关信息以达到记录光线方向的目的。相机阵列是指将多个相机组成阵列，同时拍摄采集目标场景的光场信息。然而，单相机模拟阵列方式存在耗时长、采集效果差、一致性低等问题；相机阵列方式虽然在一定程度上解决了一致性问题，但体积大、便携性差、功耗大、计算时间长，只能用于静态光场信息采集。
[0004]光场相机的出现很好地解决了上述问题。光场相机可通过单次拍摄同时记录场景中入射光线的强度和角度信息，还可通过重聚焦得到物体在多个不同深度平面的成像。光场相机在拍摄时直接采样场景的四维光场信息，能够通过进一步计算得到场景的三维和二维信息。光场相机具有以下特点：
[0005]光场相机是目前唯一一种单目二三维一体化设备。传统技术需要用不同传感器获取二三维信息，然后通过标定和数据融合，实现二三维数据采集，但无法应用于高速运动的场景。而光场相机可通过1次拍摄获取四维信息，同步生成二三维数据，而同源数据无需标定，也不会出现任何匹配误差，后期可重新聚焦，使得快速运动的目标捕捉更加容易。
[0006]光场相机采集的数据密度高。激光雷达受限于机械旋转结构，目前无人驾驶领域最高仅做到128线，而光场相机可轻松获得1000线的点云数据，角度分辨率也远超激光雷达。数据量级的提升，除了可以提供更清晰的数据，还使得系统的识别距离大大增加，远处的小目标也能够清晰准确识别。
[0007]由于具备矢量光线信息，光场相机在雨雪雾情况下，具有很强的遮挡消除能力；而激光雷达由于受光线吸收、散射等影响，会产生大量错误数据，给无人驾驶系统的安全性带来巨大隐患。
[0008]光场相机与激光雷达相比具有很强的价格优势。随着计算机视觉的高速发展，光
场相机主要组成设备(光学传感器和计算单元)的处理能力急速上升，而其价格快速下降；而激光雷达由于需要昂贵的激光发生器，同时还需要复杂的机械结构与之匹配，价格下降空间很有限。
技术实现思路
[0009]本技术旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。
[0010]为此，本技术的目的在于提出一种基于4D光场技术的矿用巡检装置，可有效抵抗恶劣环境的影响，高速稳定地识别远距离的人、设备、障碍物目标，提高系统整体安全性。
[0011]为达上述目的，本技术提出了一种基于4D光场技术的矿用巡检装置，包括：多组灯源、多个光场相机、采样车和无线收发装置，无线收发装置安装在采样车的第一预设位置；灯源和光场相机安装在采样车的第二预设位置；在工作时，无线收发装置接收外部的指令，开启多组灯源与多个光场相机以及运行采样车，采样车对所有矿用路径进行巡检采样，多个光场相机获取所有矿用路径的多维信息数据；无线收发装置将多维信息数据发送到外部处理系统以规划出最优巡检路径。
[0012]另外，根据本技术上述实施例的基于4D光场技术的矿用巡检装置还可以具有以下附加的技术特征：
[0013]进一步地，在本技术的一个实施例中，所述多个灯源和所述多个光场相机同时开启/关闭，或按先后顺序依次开启/关闭。
[0014]进一步地，在本技术的一个实施例中，所述第一预设位置包括采样车的任一位置。
[0015]进一步地，在本技术的一个实施例中，所述第二预设位置至少包括采样车的前后位置。
[0016]进一步地，在本技术的一个实施例中，所述光场相机具有预设分辨程度的角分辨率，用于识别预设距离的第一障碍，所述第一障碍至少包括石头、水坑和岩突。
[0017]进一步地，在本技术的一个实施例中，所述光场相机，还用于感知输出所述第一障碍的参数数据，所述参数数据包括类别、距离和大小中的多种。
[0018]进一步地，在本技术的一个实施例中，所述光场相机，还用于感知第二障碍，所述第二障碍包括烟雾、粉尘中的一种或多种。
[0019]本技术实施例的基于4D光场技术的矿用巡检装置，多组灯源、多个光场相机、采样车和无线收发装置，无线收发装置安装在所述采样车的第一预设位置；灯源和所光场相机安装在采样车的第二预设位置；在工作时，无线收发装置接收外部的指令，开启多组灯源与多个光场相机以及运行采样车，采样车对所有矿用路径进行巡检采样，多个光场相机获取所有矿用路径的多维信息数据；无线收发装置将多维信息数据发送到外部处理系统以规划出最优巡检路径。本技术可有效抵抗恶劣环境的影响，高速稳定地识别远距离的人、设备、障碍物目标，提高整体安全性。
[0020]本技术的有益效果为：
[0021]由于光场相机比相似线数的激光雷达价格便宜，使得无人驾驶系统成本大幅降低，更具经济效益。保证井下巡检环境的建模效果并降级建模成本。为井工矿恶劣环境的机
器人道路巡检奠定基础。
[0022]本技术附加的方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本技术的实践了解到。
附图说明
[0023]本技术上述的和/或附加的方面和优点从下面结合附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：
[0024]图1为根据本技术实施例的基于4D光场技术的矿用巡检装置结构示意图；
[0025]图2为根据本技术实施例的另一基于4D光场技术的矿用巡检装置结构示意图。
具体实施方式
[0026]需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本技术。
[0027]为了使本
的人员更好地理解本技术方案，下面将结合本技术实施例中的附图，对本技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本技术一部分的实施例，而不是全部的实施例。基于本技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种基于4D光场技术的矿用巡检装置，其特征在于，包括：多组灯源、多个光场相机、采样车和无线收发装置，所述无线收发装置安装在所述采样车的第一预设位置；所述灯源和所述光场相机安装在所述采样车的第二预设位置；在工作时，所述无线收发装置接收外部的指令，开启所述多组灯源与所述多个光场相机以及运行所述采样车，所述采样车对所有矿用路径进行巡检采样，所述多个光场相机获取所述所有矿用路径的多维信息数据；所述无线收发装置将所述多维信息数据发送到外部处理系统以规划出最优巡检路径。2.根据权利要求1所述的基于4D光场技术的矿用巡检装置，其特征在于，所述多个灯源和所述多个光场相机同时开启/关闭，或按先后顺序依次开启/关闭。3.根据权利要求1所述的基于4D光场技术的矿用巡检...
【专利技术属性】
技术研发人员：李萌，丁雷，陶伟忠，刘大光，王超，
申请(专利权)人：中煤科工集团信息技术有限公司，
类型：新型
国别省市：
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