低可见度环境下基于改进YOLOv3的井下人员定位方法
路晓亚
李海芳
商丘工学院信息与电子工程学院,河南商丘 476000
摘要：煤矿井下光照不足、粉尘遮挡,井下视频监控系统采集的人员目标在二维图像中表现为小目标或低可见度目标时,原始YOLOv3网络的Darknet53特征金字塔结构无法充分提取和保留目标的细节信息,导致定位结果不准确.针对上述问题,提出了一种低可见度环境下基于改进YOLOv3的井下人员定位方法.首先,结合β函数映射和帧间信息增强技术,提升低可见度环境下煤矿井下监控视频的清晰度.然后,采用更轻量级的Darknet-19替代YOLOv3中的Darknet53,并引入CIoU作为损失函数,利用改进YOLOv3识别增强后视频中的井下人员目标.最后,基于映射模型将识别到的目标从二维空间投影至三维空间,结合三维定位结果完成井下人员定位.选用某煤矿一段低可见度环境下井下监控视频进行实验,结果表明:①经过基于改进YOLOv3的井下人员定位方法处理后的视频帧亮度、可见度和各项评价指标(平均灰度、平均对比度、信息熵与灰度谱带宽)较原始视频均有明显提升,整体光照条件得到显著改善,且处理后的视频帧对比度得到增强,目标和背景之间更易区分,证明了采用的图像增强技术的有效性.②改进YOLOv3模型能准确识别视频帧中的井下工作人员,不存在漏识别问题.③采用已知位置的标定物或人工标注的的真实三维位置作为基准,计算投影结果与真实位置之间的偏差(偏差计算涵盖X,Y,Z方向上的距离偏差),其中X方向和Y方向上的偏差均小于 0.2 m,Z方向上的偏差小于0.002 m,表明构建的映射模型的映射效果好且定位精度较高.
关键词：低可见度环境井下人员定位改进YOLOv3三维空间定位β函数映射帧间信息增强映射模型
分类号：TD655.3(矿山电工)
资助基金：河南省科技攻关项目(242102210111)
论文发表日期：2024-09-10
在线出版日期：2025-08-15（本平台首次上网日期，不代表文献的发表时间）
页数：8( 130-137 )
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