[发明专利]一种基于图像的煤岩界面识别方法与系统有效

专利信息
申请号: 201110377347.4 申请日: 2011-11-24
公开(公告)号: CN102496004A 公开(公告)日: 2012-06-13
发明(设计)人: 孙继平;苏波 申请(专利权)人: 中国矿业大学(北京)
主分类号: G06K9/00 分类号: G06K9/00;G06K9/62;H04N5/232
代理公司: 暂无信息 代理人: 暂无信息
地址: 100083 北京市海淀*** 国省代码: 北京;11
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摘要:
搜索关键词: 一种 基于 图像 界面 识别 方法 系统
【权利要求书】:

1.一种基于图像的煤岩界面识别方法,特征在于,包括以下步骤:

A.在采煤工作面分别采集多幅煤、岩的彩色图像,对于每一幅图像,提取一个基于图像特征的向量作为样本特征向量,得到煤和岩的已知样本集;

B.以煤和岩的已知样本集作为训练样本集,采用Fisher线性判别法建立煤岩分类器模型,模型参数包括Fisher准则函数极大值解w*和分界阈值y0

C.实时采集采煤机滚筒截割过的煤岩的彩色图像,提取出样本特征向量x,输入到煤岩分类器模型,计算y=(w*)Tx,如果y>y0,则识别煤岩类型为煤,如果y<y0,则识别煤岩类型为岩,如果y=y0,则拒绝识别。

2.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,所述图像特征是基于图像灰度共生矩阵的纹理特征,包括:显著聚类、对比度、能量和熵。

3.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,所述步骤A中的样本特征向量的提取过程包括以下步骤:

A1.将采集的彩色图像转换成灰度图像;

A2.对灰度图像的灰度级进行粗量化处理;

A3.提取灰度图像在0°,45°,90°,135°四个方向的灰度共生矩阵;

A4.计算四个灰度共生矩阵的均值矩阵;

A5.对步骤A4得到的均值矩阵进行归一化处理;

A6.计算灰度共生矩阵的显著聚类、对比度、能量和熵,组成一个四维向量作为样本的特征向量。

4.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,所述步骤B包括以下步骤:

B1.分别计算煤、岩训练样本集的均值向量;

B2.分别计算煤、岩训练样本集的类内离散度矩阵;

B3.计算煤、岩两类训练样本集的总类内离散度矩阵;

B4.计算准则函数的极大值解w*

B5.计算分界阈值y0

5.一种基于图像的煤岩界面识别系统,其特征在于,所述系统包括光源模块、成像模块、处理模块和防爆外壳;所述光源模块用于辅助照射滚筒截割过的煤岩;所述成像模块用于采集煤岩的图像;所述处理模块用于完成煤岩识别任务;所述防爆外壳用来满足井下防爆要求。

6.根据权利要求5所述的系统,其特征在于,所述光源模块是由多组LED阵列组成的高亮度环形白光照明灯,LED阵列点亮的数量由处理模块控制,为采集煤岩图像提供合适的照明。

7.根据权利要求5所述的系统,其特征在于,所述成像模块是一个电荷耦合器件(CCD)相机,具有自动调焦和自动调节曝光功能,其采集动作由处理模块触发。

8.根据权利要求5所述的系统,其特征在于,所述处理模块负责光源调节、图像采集、图像处理、分类器模型建立和分类识别任务;处理模块由控制单元、成像单元、存储单元、图像处理与识别单元和通信接口组成;处理模块通过通信接口与采煤机控制器通信。

9.根据权利要求5所述的系统,其特征在于,煤岩界面识别系统的工作过程分为两个阶段:分类器模型建立阶段和自动识别阶段;在分类器模型建立阶段,识别系统在采煤机控制器的监视与控制下分别采集多幅煤和岩的彩色图像,提取出基于图像特征的样本特征向量,得到煤和岩的已知样本集,然后以已知样本集作为训练样本集建立煤岩分类器模型;在自动识别阶段,识别系统实时采集滚筒截割过的煤岩的彩色图像,提取出样本特征向量,输入煤岩分类器模型识别其类型。

10.根据权利要求5所述的系统,其特征在于,所述防爆外壳是为了满足煤矿井下的防爆要求,其中镶嵌的视窗是高透光的。

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