[發明專利]用圖像的結構張量方向直方圖特征識別煤巖

有效

• 申請號: 201410608224.0
• 申請日: 2014-11-04
• 公開（公告）號: CN104463098B
• 公開（公告）日: 2018-01-30
• 發明（設計）人: 伍云霞;孫繼平
• 申請（專利權）人: 中國礦業大學(北京)
• 主分類號: G06K9/00
• 分類號: G06K9/00;G06K9/40
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明涉及一種用圖像的結構張量方向直方圖特征識別煤巖的方法，屬于圖像識別技術領域。

背景技術

煤巖識別即用一種方法自動識別出煤巖對象為煤或巖石。在煤炭生產過程中，煤巖識別技術可廣泛應用于滾筒采煤、掘進、放頂煤開采、原煤選矸石等生產環節，對于減少采掘工作面作業人員、減輕工人勞動強度、改善作業環境、實現煤礦安全高效生產具有重要意義。

已有多種煤巖識別方法，如自然γ射線探測法、雷達探測法、應力截齒法、紅外探測法、有功功率監測法、震動檢測法、聲音檢測法、粉塵檢測法、記憶截割法等，但這些方法存在以下問題：①需要在現有設備上加裝各類傳感器獲取信息，導致裝置結構復雜，成本高。②采煤機滾筒、掘進機等設備在生產過程中受力復雜、振動劇烈、磨損嚴重、粉塵大，傳感器部署比較困難，容易導致機械構件、傳感器和電氣線路受到損壞，裝置可靠性差。③對于不同類型機械設備，傳感器的最佳類型和信號拾取點的選擇存在較大區別，需要進行個性化定制，系統的適應性差。

通過對煤、巖石塊狀樣本的觀察，發現煤和巖石的表面紋理在粗糙程度、稀疏程度、紋理變化的均勻性、溝紋的深淺等方面都有很大差異，因此，用圖像技術來識別煤巖具有可行性，已有的基于圖像技術的煤巖識別方法在識別穩定性和識別正確率上還有很大的不足。

需要一種解決或至少改善現有技術中固有的一個或多個問題的煤巖識別方法。

發明內容

因此，本發明的目的在于提供一種用圖像的結構張量方向直方圖特征識別煤巖的方法，以提高煤巖識別穩定性和識別正確率，為自動化采掘、自動化放煤、自動化選矸等生產過程提供可靠的煤巖識別信息。

根據一種實施例形式，提供一種用圖像的結構張量方向直方圖特征識別煤巖的方法，包括以下步驟：

A.用圖像的結構張量方向直方圖表征已知煤巖對象的圖像；

B.用與步驟A相同的方法表征待識別的煤巖圖像；

C.比較步驟B和步驟A所確定的圖像特征的相似性進行煤巖識別；

在進一步特定的但非限制性的形式中，所述煤巖圖像結構張量方向直方圖特征計算包括如下步驟：

(1).對于給定的已知煤巖對象的圖像f_c和f_r及待識別的煤巖圖像f_x，用不同尺度的圓型平坦結構元素δ₁、δ₂對其進行腐蝕和膨脹操作，得到不同尺度下的煤圖像{f_cδ}、巖圖像{f_rδ}和待識別的煤巖圖像{f_xδ}；

(2).計算{f_cδ}中每張圖像的結構張量方向直方圖，相加濾除噪聲后得到煤的結構張量方向直方圖H_c；計算{f_rδ}中每張圖像的結構張量方向直方圖，相加濾除噪聲后得到巖的結構張量方向直方圖H_r；計算{f_xδ}中每張圖像的結構張量方向直方圖，相加濾除噪聲后得到待識別煤巖圖像的結構張量方向直方圖H_x；

在進一步特定的但非限制性的形式中，所述圖像的結構張量方向計算包括如下步驟：

(1).給定灰度圖像I，計算其結構張量T

I_x，I_y表示像素點(x，y)分別在X方向和Y方向的微分，F表示在像素點(x，y)鄰域內的平均操作；

(2).計算

如果k為常數，計算每個像素的結構張量方向

φ＝arctan2(T_xx-T_yy，2T_xy)

其中

在進一步特定的但非限制性的形式中，所述煤巖圖像結構張量方向直方圖相似性計算公式為：

在進一步特定的但非限制性的形式中，所述煤巖識別方法為：若

d(H_x，H_c)＜d(H_x，H_r)＜T₁且d(H_x，H_r)＞T₂，則為煤，其它則為巖；其中，B為結構張量方向直方圖的單元個數，T₁，T₂為常數。

附圖說明