[發(fā)明專利]一種用于煤礦控制擋板的煤矸石百分比識別方法

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 202010554748.1
• 申請日: 2020-06-17
• 公開（公告）號: CN111723861A
• 公開（公告）日: 2020-09-29
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 杜京義;郝樂;陳宇航;汶武;董剛;胡偉杰;井萌;劉赟超;閆愛軍
• 申請（專利權(quán)）人: 西安科技大學(xué)
• 主分類號: G06K9/62
• 分類號: G06K9/62;G06K9/46;G06K9/38;G06K9/00;G06T5/00;G06T5/30;G06N3/04;G06N3/08;G06F16/51;G06F16/53;G06F16/583
• 代理公司: 西安弘理專利事務(wù)所 61214
• 代理人: 王丹

本發(fā)明公開了一種用于煤礦控制擋板的煤矸石百分比識別方法，具體包括如下步驟：步驟1，實時采集現(xiàn)場圖像；步驟2，對步驟1采集的圖像進(jìn)行預(yù)處理；步驟3，在皮帶背景下進(jìn)行煤矸石定位標(biāo)注，得到矩形目標(biāo)圖像；步驟4，對步驟3所得的矩形目標(biāo)圖像依次計算梯度平均、梯度熵、混合熵；步驟5，利用分類器對單個煤矸石的三項特征值梯度平均、梯度熵、混合熵進(jìn)行分類；步驟6，計算圖像煤矸石面積百分比。本發(fā)明采用梯度平均、梯度熵、混合熵將圖像信息變化為三項特征值，解決了目前采用人工控制擋板存在的誤差大的問題。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于圖像處理技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種用于煤礦控制擋板的煤矸石百分比識別方法。

背景技術(shù)

煤炭作為現(xiàn)有我國主要能源，在煤炭開采的過程中，不可避免的會連同煤層上的矸石塊一同運輸上地面。在實際生產(chǎn)中，經(jīng)過振動篩初分后，在煤樓上通過人工手動分揀或人工控制擋板的方式篩選皮帶上的煤矸石塊，當(dāng)遇到矸石塊過多的情況，放下?lián)醢?，使所有物料進(jìn)入矸石倉。這使得控制擋板起落時刻，量化擋板起落條件成為需要考慮的問題，如何量化擋板起落時刻，避免根據(jù)現(xiàn)場工人經(jīng)驗控制擋板升降，從而降低現(xiàn)場工人的勞動強度，避免工人由于誤操作帶來的企業(yè)經(jīng)濟損失，提升煤倉含煤量。

當(dāng)前控制擋板的方式主要為手動控制，鑒別煤矸石手段主要為人檢、放射源檢測等方法，手動控制易受人為等因素影響；而手動檢測勞動強度過大；放射源檢測又存在環(huán)境危害，造價過高等問題；

中國專利(專利號ZL201110377349.3)公開了一種基于圖像灰度共生矩陣的煤巖識別方法，這種方法能夠?qū)r體類型進(jìn)行分類，無法檢測皮帶環(huán)境下的運動物體對單個物體進(jìn)行分類，存在運算冗余結(jié)果過多等現(xiàn)狀，有必要提出進(jìn)一步改善方案。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是提供一種用于煤礦控制擋板的煤矸石百分比識別方法，該方法采用梯度平均、梯度熵、混合熵將圖像信息變化為三項特征值，解決了目前采用人工控制擋板存在的誤差大的問題。

本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是，一種用于煤礦控制擋板的煤矸石百分比識別方法，具體包括如下步驟：

步驟1，實時采集現(xiàn)場圖像；

步驟2，對步驟1采集的圖像進(jìn)行預(yù)處理；

步驟3，在皮帶背景下進(jìn)行煤矸石定位標(biāo)注，得到矩形目標(biāo)圖像；

步驟4，對步驟3所得的矩形目標(biāo)圖像依次計算梯度平均、梯度熵、混合熵；

步驟5，利用分類器對單個煤矸石的三項特征值梯度平均、梯度熵、混合熵進(jìn)行分類；

步驟6，計算圖像煤矸石面積百分比。

本發(fā)明的特點還在于，

步驟2的具體過程為：

對步驟1采集的實時圖像通過自定義3×3卷積核進(jìn)行卷積，得到圖像梯度增強的銳化預(yù)處理圖像P_r。

步驟3的具體過程為：

步驟3.1，建立背景數(shù)據(jù)庫D_b；

步驟3.2，向背景數(shù)據(jù)庫D_b中輸入背景圖像，截取皮帶開始運行且皮帶表面未出現(xiàn)物料的圖像作為背景，對背景圖像通過自定義3×3卷積核進(jìn)行卷積進(jìn)行預(yù)處理，得到經(jīng)過背景圖像銳化處理的背景預(yù)處理圖像P_b，并將圖像P_b帶入背景數(shù)據(jù)庫D_b中；

步驟3.3，提取步驟2中的銳化預(yù)處理圖像P_r；

步驟3.4，設(shè)置閾值α，根據(jù)如下公式(1)輸出二值圖像：