[發明專利]基于擴展局部二值模式和回歸分析的煤巖識別方法

有效

• 申請號: 201710440697.8
• 申請日: 2017-06-13
• 公開（公告）號: CN107239783B
• 公開（公告）日: 2020-09-18
• 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: G06K9/46
• 分類號: G06K9/46;G06K9/62
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• 代理人: 暫無信息

1.基于擴展局部二值模式和回歸分析的煤巖識別方法，其特征在于，包括以下步驟：

QS1.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；

QS2.設定采樣半徑r＝2、徑向間隔δ＝2、采樣鄰域數p＝8和用于中值濾波的滑動窗口尺寸ω_r＝3×3，分別統計c₁,c₂,…,c_m和s₁,s₂,…,s_m的采用中值濾波并且具有旋轉不變特性和均勻特性的由基于中心點強度的描述子、基于鄰域點強度的描述子和基于徑向差分的描述子這3種描述子組合而成的魯棒擴展局部二值模式3維聯合直方圖和

QS3.分別把和形變為1維直方圖，然后對它們進行歸一化處理，得到特征行向量α₁,α₂,…,α_m∈R^1×200和β₁,β₂,…,β_m∈R^1×200；

QS4.設定采樣半徑r＝4、徑向間隔δ＝2、采樣鄰域數p＝8和用于中值濾波的滑動窗口尺寸ω_r＝5×5，分別統計c₁,c₂,…,c_m和s₁,s₂,…,s_m的采用中值濾波并且具有旋轉不變特性和均勻特性的由基于中心點強度的描述子、基于鄰域點強度的描述子和基于徑向差分的描述子這3種描述子組合而成的魯棒擴展局部二值模式3維聯合直方圖和

QS5.分別把和形變為1維直方圖，然后對它們進行歸一化處理，得到特征行向量η₁,η₂,…,η_m∈R^1×200和μ₁,μ₂,…,μ_m∈R^1×200；

QS6.設定采樣半徑r＝6、徑向間隔δ＝2、采樣鄰域數p＝8和用于中值濾波的滑動窗口尺寸ω_r＝7×7，分別統計c₁,c₂,…,c_m和s₁,s₂,…,s_m的采用中值濾波并且具有旋轉不變特性和均勻特性的由基于中心點強度的描述子、基于鄰域點強度的描述子和基于徑向差分的描述子這3種描述子組合而成的魯棒擴展局部二值模式3維聯合直方圖和

QS7.分別把和形變為1維直方圖，然后對它們進行歸一化處理，得到特征行向量θ₁,θ₂,…,θ_m∈R^1×200和

QS8.設定采樣半徑r＝8、徑向間隔δ＝2、采樣鄰域數p＝8和用于中值濾波的滑動窗口尺寸ω_r＝9×9，分別統計c₁,c₂,…,c_m和s₁,s₂,…,s_m的采用中值濾波并且具有旋轉不變特性和均勻特性的由基于中心點強度的描述子、基于鄰域點強度的描述子和基于徑向差分的描述子這3種描述子組合而成的魯棒擴展局部二值模式3維聯合直方圖和

QS9.分別把和形變為1維直方圖，然后對它們進行歸一化處理，得到特征行向量κ₁,κ₂,…,κ_m∈R^1×200和υ₁,υ₂,…,υ_m∈R^1×200；

QS10.分別構建c₁,c₂,…,c_m和s₁,s₂,…,s_m的原始特征列向量x₁＝[α₁,η₁,θ₁,κ₁]^T,x₂＝[α₂,η₂,θ₂,κ₂]^T,…,x_m＝[α_m,η_m,θ_m,κ_m]^T∈R^800×1和其中^T為轉置運算；

QS11.構建煤巖訓練樣本的原始特征矩陣X＝[x₁,x₂,…,x_m,x_m+1,x_m+2,…,x_2m]^T∈R^2m×800及其類別標簽矩陣Y∈R^2m×2，其中^T為轉置運算，Y的前m行第1列數據填充為1，Y的前m行第2列數據填充為0，Y的后m行第1列數據填充為0，Y的后m行第2列數據填充為1；

QS12.設置正則化參數λ，迭代次數K和優選特征數d，對X和Y進行回歸分析，得到有利于判別煤巖的關于X的d個列標j₁,j₂,…,j_d，其中1≤j₁,j₂,…,j_d≤800；

QS13.先后抽取X的第j₁,j₂,…,j_d列，然后按列排成煤巖訓練樣本的最終特征矩陣其中X(col·j₁),X(col·j₂),…,X(col·j_d)分別為X的第j₁,j₂,…,j_d列；

QS14.在煤巖識別階段，采集未知類別樣本圖像，截取不含非煤巖背景的子圖并對它進行灰度化處理，處理后的未知類別子圖記為q；

QS15.設定采樣半徑r＝2、徑向間隔δ＝2、采樣鄰域數p＝8和用于中值濾波的滑動窗口尺寸ω_r＝3×3，統計q的采用中值濾波并且具有旋轉不變特性和均勻特性的由基于中心點強度的描述子、基于鄰域點強度的描述子和基于徑向差分的描述子這3種描述子組合而成的魯棒擴展局部二值模式3維聯合直方圖H_q；

QS16.把H_q形變為1維直方圖，然后對它進行歸一化處理，得到特征行向量ε_q∈R^1×200；

QS17.設定采樣半徑r＝4、徑向間隔δ＝2、采樣鄰域數p＝8和用于中值濾波的滑動窗口尺寸ω_r＝5×5，統計q的采用中值濾波并且具有旋轉不變特性和均勻特性的由基于中心點強度的描述子、基于鄰域點強度的描述子和基于徑向差分的描述子這3種描述子組合而成的魯棒擴展局部二值模式3維聯合直方圖Z_q；

QS18.把Z_q形變為1維直方圖，然后對它進行歸一化處理，得到特征行向量ρ_q∈R^1×200；

QS19.設定采樣半徑r＝6、徑向間隔δ＝2、采樣鄰域數p＝8和用于中值濾波的滑動窗口尺寸ω_r＝7×7，統計q的采用中值濾波并且具有旋轉不變特性和均勻特性的由基于中心點強度的描述子、基于鄰域點強度的描述子和基于徑向差分的描述子這3種描述子組合而成的魯棒擴展局部二值模式3維聯合直方圖F_q；

QS20.把F_q形變為1維直方圖，然后對它進行歸一化處理，得到特征行向量σ_q∈R^1×200；

QS21.設定采樣半徑r＝8、徑向間隔δ＝2、采樣鄰域數p＝8和用于中值濾波的滑動窗口尺寸ω_r＝9×9，統計q的采用中值濾波并且具有旋轉不變特性和均勻特性的由基于中心點強度的描述子、基于鄰域點強度的描述子和基于徑向差分的描述子這3種描述子組合而成的魯棒擴展局部二值模式3維聯合直方圖T_q；

QS22.分別把T_q形變為1維直方圖，然后對它進行歸一化處理，得到特征行向量ξ_q∈R^1×200；

QS23.構建q的原始特征行向量x_q＝[ε_q,ρ_q,σ_q,ξ_q]∈R^1×800；

QS24.先后抽取x_q的第j₁,j₂,…,j_d個元素，然后按順序排列構成q的最終特征行向量其中x_q(j₁),x_q(j₂),…,x_q(j_d)分別為x_q的第j₁,j₂,…,j_d個元素；

QS25.通過計算判定q的煤巖類別，若滿足則判定q為煤炭；否則，判定q為巖石，其中i為的行標，i＝1,2,…,2m，j為的列標和的元素序號，j＝1,2,…,d，為中位于第i行第j列的元素，為的第j個元素。