我国煤矿资源储量丰富,煤矿开采是重要的国民经济活动之一。在煤矿开采作业中,确保人员安全是重中之重。我国曾多次发生煤矿生产事故,给人民生命财产带来了重大损失。近年来,国家已出台多项政策法规,严格限制矿井开采作业,对于不规范的矿井予以关停处理,有效减少了煤矿事故的发生,保障了矿井人员的生命财产安全。除了政策层面加紧管控以外,从技术上来说,检测矿井下的一些关键指标,若指标异常则发出警告,及时整改,也可以起到预防事故的目的。常见指标包括:氧气浓度、有毒气体浓度、易燃易爆气体浓度、火势等。对于这些指标的检测,传统方法是人工下井,手持仪器采集周围环境中相关指标。然而,要求人员下井,这本身就是将下井人员置于危险境地的行为——若指标正常,则下井人员无碍;若指标异常,例如氧气浓度过低、有毒气体或易燃易爆气体浓度过高、火势过大等,则表明井下随时可能发生事故,下井人员将直面事故风险。因此,人们一直在探寻自动化检测的手段。通用做法是,将摄像头和检测设备安装于探查车上,并将探查车放到井下。这样,无需人员下井,只需专人在地面,使用遥控器操纵探查车行进。探查车行进过程中,将摄像头采集的图像实时传输给地面人员,方便地面人员了解探查车周围的地形环境。当探查车上安装的检测设备检测到指标异常时,就会向地面人员发送报警信息,从而使地面人员知晓井下异常情况。探查车行进过程中,可能遇到一些无法通过的地形,典型地形包括:障碍物、台阶、沟壑。虽然地面人员能够看到摄像头传来的实时画面,进行人工分析,但受摄像头视野所限,以及地面人员并不是直接面对地形,导致地面人员可能对地形产生误判,并没有令探查车及时停止前进。这样,探查车将会撞上障碍物、台阶,或者掉入沟壑,轻则探查车翻倒无法前进,重则其上搭载的检测设备永久损坏。因此,需要对摄像头采集的图像进行自动分析,识别图像中是否存在上述可能影响探查车前进的地形元素。本文设计并实现了一个煤矿矿井道路环境识别系统。这是一个实时系统,能够作为嵌入式软件,安装在煤矿矿井探查车上。探查车会被放到井下,而后由地面人员遥控行进。探查车上除装有必要的检测设备外,还装有摄像头,将采集到的道路场景实时传递给地面人员。同时,该系统能够分析摄像头采集的道路场景图像,检测是否存在阻碍探查车行进的地形元素,具体包含如下三种:障碍物、台阶、沟壑。识别出上述地形元素后,系统将计算障碍物、台阶的高度,或沟壑的宽度,而后返回识别出的地形元素及其高度/宽度。本系统的研发,是对井下的图像识别和自动化环境检测进行了探索,降低了自动化检测时,因人员操作不当,导致探查车或设备损坏的可能性。本系统实现过程中所用技术,也很容易移植,用以识别矿井内其他要素。整体而言,本系统的研发,推动了矿井图像识别技术的进步。