[發(fā)明專利]一種基于圖像LBP的煤巖識(shí)別方法

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201510547509.2
• 申請(qǐng)日: 2015-09-01
• 公開（公告）號(hào): CN105184300A
• 公開（公告）日: 2015-12-23
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 孫繼平;楊坤
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中國礦業(yè)大學(xué)(北京)
• 主分類號(hào): G06K9/46
• 分類號(hào): G06K9/46;G06K9/62
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• 代理人: 暫無信息

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種基于圖像LBP的煤巖識(shí)別方法，屬于煤巖識(shí)別技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)

煤巖識(shí)別即用一種方法自動(dòng)識(shí)別出煤巖對(duì)象為煤或巖。在煤炭生產(chǎn)過程中煤巖識(shí)別技術(shù)可廣泛應(yīng)用于滾筒采煤、掘進(jìn)、放頂煤開采、原煤選矸石等生產(chǎn)環(huán)節(jié)，對(duì)于減少采掘工作面工作人員、減輕工人勞動(dòng)強(qiáng)度、改善作業(yè)環(huán)境、實(shí)現(xiàn)煤礦安全高效生產(chǎn)具有重要的意義

目前，國內(nèi)外煤巖識(shí)別主要有以下兩類方法，第一種是煤層厚度的測(cè)量方法，通過反饋的信息調(diào)整滾筒的高度，包括各種射線和電磁波，例如自然γ射線探測(cè)法、電磁波探測(cè)法以及雷達(dá)探測(cè)法；另一種是煤和巖石界面的測(cè)量方法，通過采煤機(jī)自生的響應(yīng)來調(diào)整滾筒高度，包括應(yīng)力截齒法、震動(dòng)檢測(cè)法、紅外線檢測(cè)法等。以上各種方法有各自的優(yōu)缺點(diǎn)，但都是采用傳感器進(jìn)行識(shí)別。一方面在不同的煤礦產(chǎn)區(qū)，需要選取不同的傳感器，并需要安裝在不同的機(jī)器設(shè)備上；另一方面在煤炭開采環(huán)境中，傳感器本身容易出現(xiàn)故障和失靈的情況，無疑都加大了人力和物力的浪費(fèi)。

為解決上述問題，圖像技術(shù)越來越受到重視并研發(fā)了一些圖像技術(shù)的煤巖識(shí)別方法，然而在已有的方法中，例如基于灰度共生矩陣的煤巖識(shí)別方法，從全局來分析圖像紋理的特點(diǎn)，沒有完全抓住局部灰度的圖像特點(diǎn)，因此，該方法易受光照、噪聲、視點(diǎn)的影響。基于LBP的煤巖識(shí)別方法，主要以某一點(diǎn)與其鄰域像素的相對(duì)灰度作為響應(yīng)，正是這種機(jī)制使得LBP算子對(duì)于單調(diào)的灰度變化具有不變性，可以精確的描繪圖像局部紋理信息。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于提供一種基于圖像LBP的煤巖識(shí)別方法，該識(shí)別方法受光照、視點(diǎn)的影響小，能夠同時(shí)從全局和局部分析紋理特征，能夠?qū)崟r(shí)、自動(dòng)地識(shí)別出當(dāng)前煤、巖對(duì)象是煤或巖石，為自動(dòng)化采掘、自動(dòng)化放煤、自動(dòng)化選矸等生產(chǎn)過程提供了可靠地煤巖識(shí)別信息。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的方案是：一種基于圖像LBP的煤巖識(shí)別方法，包括如下步驟：

A.在相同成像條件下，分別采集一組已知煤樣本灰度圖像集和巖樣本的灰度圖像集；

B.對(duì)所述的煤樣本圖像集和巖樣本圖像集分別應(yīng)用3類MB-LBP算子，得到所述煤樣本圖像集和巖樣本圖像集的LBP響應(yīng)圖像；

C.計(jì)算所述煤樣本圖像集和巖樣本圖像集的LBP響應(yīng)圖像的灰度共生矩陣

D.分別求LBP響應(yīng)圖像的灰度共生矩陣的能量、熵、慣性矩、相關(guān)4個(gè)紋理參數(shù)的均值和標(biāo)準(zhǔn)差作為最終8紋理特征，并組成特征向量；

E.對(duì)所述煤樣本灰度圖像集和巖樣本的灰度圖像集分別得到的特征向量進(jìn)行匯總，分別得到所述煤樣本灰度圖像集和巖樣本的灰度圖像集的特征矩陣；

F.分別計(jì)算所述煤樣本灰度圖像集和巖樣本的灰度圖像集的特征矩陣的均值矩陣，根據(jù)均值矩陣得到煤的模板特征矩陣M和巖的模板特征矩陣Y；

G.對(duì)于待識(shí)別圖像x，按照步驟B、C、D、E的方法，得到待識(shí)別圖像x的特征矩陣T；

H.將M、T代入匹配公式，得到待識(shí)別圖像與煤圖像的匹配度r(M，T)，將Y、T代入匹配公式，得到待識(shí)別圖像與巖圖像的匹配度r(Y，T)；

I.比較兩類匹配度的大小，若r(M，T)＞r(Y，T)，則待識(shí)別圖像是煤的圖像；若r(M，T)＜r(Y，T)，則待識(shí)別圖像是巖的圖像。

所述的步驟B中，得到所述煤樣本圖像集和巖樣本圖像集的LBP響應(yīng)圖像的具體過程如下：

(1)所述的煤樣本圖像集用m₁、m₂、m₃、....、mk表示，所述的巖樣本圖像集用y₁、y₂、y₃、....、y_k表示；

(2)對(duì)所述煤樣本圖像集m₁、m₂、m₃、...、m_k和巖樣本圖像集y₁、y₂、y₃、....、y_k應(yīng)用MB_i-LBP_8，2算子，即以像素塊大小為1×1的鄰域?yàn)?、半徑為2的圓形鄰域的LBP算子，得到一類LBP響應(yīng)圖像m₁₁、m₂₁、m₃₁、....、m_k1和y₁₁、y₂₁、y₃₁、....、y_k1；