[發明專利]基于完備局部二值模式重構殘差的煤巖識別方法

有效

• 申請號: 201710397517.2
• 申請日: 2017-05-31
• 公開（公告）號: CN107169524B
• 公開（公告）日: 2020-05-22
• 發明（設計）人: 孫繼平;陳浜
• 申請（專利權）人: 中國礦業大學（北京）
• 主分類號: G06K9/62
• 分類號: G06K9/62;G06K9/38
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發明公開了基于完備局部二值模式重構殘差的煤巖識別方法。在樣本訓練階段，通過相機拍攝、子圖截取、灰度化等一系列處理得到多幅煤炭樣本子圖和多幅巖石樣本子圖，提取每幅子圖的歸一化多尺度完備局部二值模式特征向量，對這些特征向量進行判別式字典學習，得到煤炭類別綜合型字典、巖石類別綜合型字典、煤炭類別解析型字典和巖石類別解析型字典；在煤巖識別階段，通過一系列處理得到未知類別樣本子圖，提取未知類別樣本子圖的歸一化多尺度完備局部二值模式特征向量。通過比較采用不同類別字典重構未知類別樣本子圖的特征向量所造成的殘差大小判斷未知類別樣本所屬的煤巖類別。本發明可靠性好，正確識別率高，軟硬件實現容易。

技術領域

本發明涉及基于完備局部二值模式重構殘差的煤巖識別方法，屬于圖像識別技術領域。

背景技術

煤巖識別是指通過各種技術手段自動判別煤炭和巖石。在煤炭資源開采及運輸過程中，存在許多生產環節需要判別區分煤炭和巖石，如采煤機滾筒高度調節、綜采放頂煤過程控制、選煤廠原煤選矸等。從20世紀50年代開始，南非、澳大利亞、德國、美國、中國等世界主要產煤國家對煤巖識別方法展開了一系列研究，相繼產生了一些代表性的研究成果，如自然γ射線探測法、雷達探測法、紅外探測法、有功功率檢測法、振動信號檢測法、聲音信號檢測法等。然而這些方法均存在以下共性問題：(1)需要在現有設備上安裝部署各種傳感器，相關裝置結構復雜，制造成本高；(2)采煤機、掘進機等機械設備在煤炭生產過程中受力復雜、振動劇烈、磨損嚴重，傳感器部署相對比較困難，其電子線路也容易受到損壞，裝置可靠性差；(3)針對不同類型的機械載體設備，傳感器的選型和安裝位置的選擇存在較大區別，這就需要進行個性化定制，因此其普適性不佳。

通過對塊狀的煤炭、巖石樣本的觀察，發現煤炭和巖石在顏色、光澤、紋理等方面存在較大差異。當通過現有的數字攝像機對煤炭和巖石進行成像時，煤炭和巖石的視覺信息就必然會隱藏在采集得到的數字圖像中，因此提出通過挖掘煤巖數字圖像中的視覺信息來區分煤炭和巖石。現有的基于圖像處理的煤巖識別方法在魯棒性、識別率等方面還存在著較大的提升空間。

發明內容

為了克服現有煤巖識別方法存在的不足，本發明提出基于完備局部二值模式重構殘差的煤巖識別方法，該方法具有實時性強、識別率高、穩健性好等優點，有助于提高現代煤礦的生產效率和安全程度。

本發明所述的煤巖識別方法采用如下技術方案實現，包括樣本訓練階段和煤巖識別階段，具體步驟如下：

RS1.在樣本訓練階段，采集m幅煤炭樣本圖像和m幅巖石樣本圖像，截取不含非煤巖背景的子圖并對它們進行灰度化處理，處理后的煤炭樣本子圖和巖石樣本子圖分別記為c₁,c₂,…,c_m和s₁,s₂,…,s_m；

RS2.設定采樣半徑r＝1和采樣鄰域數p＝8，分別提取c₁,c₂,…,c_m和s₁,s₂,…,s_m的帶有旋轉不變特性和均勻特性的歸一化完備局部二值模式特征行向量y₁,y₂,…,y_m∈R^1×200和z₁,z₂,…,z_m∈R^1×200；