[發明專利]一種基于激光掃描的煤巖識別方法

有效

• 申請號: 201410375129.0
• 申請日: 2014-07-31
• 公開（公告）號: CN104134074B
• 公開（公告）日: 2017-06-23
• 發明（設計）人: 劉萬里;楊濱海
• 申請（專利權）人: 中國礦業大學
• 主分類號: G06K9/62
• 分類號: G06K9/62;G06K9/46
• 代理公司: 南京瑞弘專利商標事務所(普通合伙)32249
• 代理人: 楊曉玲

1.一種基于激光掃描的煤巖識別方法，特征在于，包括以下步驟：

(1)首先在相同的激光掃描條件下，分別對已知煤樣品和已知巖石樣品在不同距離處的表面三維形態下進行入射掃描激光束測量，實時獲取激光掃描煤樣品和巖石樣品在不同距離下的反射率；

(2)通過不同距離下的反射率建立標準煤和標準巖石的激光掃描“距離-反射率”之間的變化關系S_C(d)和S_R(d)，d表示激光掃描裝置與被測對象之間的距離，通過公式：

$\left\{\begin{array}{c}{\mathrm{\ρ}}_x\left(d\right)=\sqrt{{\left(\frac{\∂X}{\∂A}\right)}^2{\mathrm{\σ}}_A^2+{\left(\frac{\∂X}{\∂d}\right)}^2{\mathrm{\σ}}_d^2+{\left(\frac{\∂X}{\∂\mathrm{\θ}}\right)}^2{\mathrm{\σ}}_{\mathrm{\θ}}^2}\\ {\mathrm{\ρ}}_y\left(d\right)=\sqrt{{\left(\frac{\∂Y}{\∂A}\right)}^2{\mathrm{\σ}}_A^2+{\left(\frac{\∂Y}{\∂d}\right)}^2{\mathrm{\σ}}_d^2+{\left(\frac{\∂Y}{\∂\mathrm{\θ}}\right)}^2{\mathrm{\σ}}_{\mathrm{\θ}}^2}\\ {\mathrm{\ρ}}_z\left(d\right)=\sqrt{{\left(\frac{\∂Z}{\∂A}\right)}^2{\mathrm{\σ}}_A^2+{\left(\frac{\∂Z}{\∂d}\right)}^2{\mathrm{\σ}}_d^2+{\left(\frac{\∂Z}{\∂\mathrm{\θ}}\right)}^2{\mathrm{\σ}}_{\mathrm{\θ}}^2}\end{array}\right.$

確定標準煤和標準巖石的不同表面三維形態在不同距離處所對應的反射率修正系數；式中，ρ_x(d)、ρ_y(d)、ρ_z(d)分別表示激光掃描表面三維形態在不同距離處所對應的在x，y，z方向上的反射率修正系數；σ_A、σ_d、σ_θ分別表示激光掃描被測對象的面積、距離和角度的方差值；

(3)分別建立標準煤和標準巖石不同表面三維形態的標準煤和標準巖石所對應的激光掃描“距離-反射率”的特征數據庫：K_C(S_C(d)，ρ_C(d)，d)和K_R(S_R(d)，ρ_R(d)，d)，其中：ρ_C(d)表示激光掃描的標準煤表面三維形態在不同距離處所對應的在x，y，z方向上的反射率修正系數矩陣；ρ_R(d)表示激光掃描的標準巖石表面三維形態在不同距離處所對應的在x，y，z方向上的反射率修正系數矩陣；

(4)在相同的激光掃描條件下，對現場待測煤或巖石在不同距離處的表面三維形態下進行入射掃描激光束測量，實時獲取激光掃描煤或巖石在不同距離下的反射率，得到現場待測煤或巖石在不同距離處的表面三維形態下的激光掃描“距離-反射率”之間的變化關系S_M(d)；

(5)根據變化關系S_M(d)，計算現場待測煤或巖石的不同表面三維形態在不同距離處所對應的反射率修正系數ρ_M(d)，獲取不同表面三維形態的現場煤或巖石的激光掃描“距離-反射率”的特征數據庫K_M(S_M(d)，ρ_M(d)，d)；

(6)根據特征數據庫K_M(S_M(d)，ρ_M(d)，d)和特征數據庫K_C(S_C(d)，ρ_C(d)，d)和K_R(S_R(d)，ρ_R(d)，d)之間的關系來判別煤巖類型，其步驟如下：如果則判別煤巖類型為煤，其中λ₁表示煤巖類型為煤的判別系數，λ₁∈[0，0.5]，可根據識別情況調節煤的判別系數λ₁的值來提高精度，當井上質檢人員抽檢發現實際產品中雜質巖石的含量增高時，則增大煤的判別系數λ₁；

如果則判別煤巖類型為巖石，其中λ₂為煤巖類型為巖石的判別系數，λ₂∈[0，0.5]，可根據識別情況調節λ₂的值來提高精度，當井上質檢人員抽檢發現實際產品中雜質巖石的含量增高時，則增大巖石的判別系數λ₂；

根據特征數據庫K_M(S_M(d)，ρ_M(d)，d)、特征數據庫K_C(S_C(d)，ρ_C(d)，d)和K_R(S_R(d)，ρ_R(d)，d)之間的關系即可快速判別煤巖的類別，從而獲取場煤或巖石識別信息。