[发明专利]一种基于图像灰度共生矩阵的煤岩识别方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种基于图像灰度共生矩阵的煤岩识别方法，属于图像识别技术领域。

背景技术

煤岩识别即用一种方法自动识别出煤岩对象为煤还是岩。在煤炭生产过程中，煤岩识别技术可广泛应用于滚筒采煤、掘进、放顶煤开采、原煤选矸等生产环节，对于减少采掘工作面作业人员、减轻工人劳动强度、改善作业环境、实现煤矿安全高效生产具有重要意义

目前，煤矿生产中的煤岩识别任务大部分采用人工操作完成，即工人凭借经验，通过目视和听噪音等方式来判断，随机性大，误判率高。例如在采煤机滚筒高度调节中，由于采煤工作面能见度低、噪声大，采煤机司机很难准确判断采煤机滚筒当前的截割对象是煤还是岩，导致滚筒难免会截割到顶、底板岩石，由此造成一系列问题：①大量崩落的岩石混入原煤中，造成煤质下降和运输量增大；②增大了采煤机司机的劳动强度和危险性；③加剧截齿磨损，缩短截齿寿命；④截割坚硬顶底板可能会产生火花，对于高瓦斯矿极易引起瓦斯爆炸，形成恶性事故；⑤滚筒位置调节不当还可能造成顶底板煤剩留不均匀，降低回采率，同时顶底板表面不平整会使液压支架和刮板运输机推移困难，降低生产效率。

世界各主要产煤国都十分重视煤岩识别方法的研究，提出了自然γ射线探测法、雷达探测法、应力截齿法、红外探测法、有功功率监测法、震动检测法、声音检测法、粉尘检测法、记忆截割法等20多种识别传感机理。目前，较为成熟的技术有自然γ射线探测法和记忆截割法，已经应用到采煤机上。自然γ射线探测法对页岩顶板有较好的适应性，而对于砂岩顶板则适应性极差，在中国仅有20％左右的矿井适宜采用自然γ射线探测法。记忆截割法适合于地质条件好、煤层比较平整的矿井，而且必须通过采煤机司机的手动操作来调整工作参数，应用效果存在一定的局限性。

中国专利申请号201010160335.1，公开日2010.9.22，公开了一种掘进机煤岩识别自动截割控制方法与系统，该方法根据掘进机截割头的受力状况、截割电机和回转油缸的参数来计算当前截割位置处矿岩的普氏系数，与标准普氏系数比较后判断矿岩类型为煤或者岩。

中国专利申请号201010251520.1，公开日2010.12.22，公开了一种煤岩界面识别方法、识别系统及识别探头，通过将能够穿透煤层而不能穿透岩层的特定能级的高压水射流向巷道上方的煤层喷射，并实时感知被煤层或岩层反射的反射流对喷嘴形成的不同作用力，据此判断采煤机滚筒截齿上端与煤岩界面的距离。

目前的煤岩识别方法存在以下问题：①需要在现有设备上加装各类传感器获取信息，导致装置结构复杂，成本高。②采煤机滚筒、掘进机等设备在生产过程中受力复杂、振动剧烈、磨损严重、粉尘大，传感器部署比较困难，容易导致机械构件、传感器和电气线路受到损坏，装置可靠性差。③对于不同类型机械设备，传感器的最佳类型和信号拾取点的选择存在较大区别，需要进行个性化定制，系统的适应性差。

发明内容

为了克服现有煤岩识别方法存在的不足，本发明提供一种基于图像灰度共生矩阵的煤岩识别方法，能够实时、自动地识别出当前煤岩对象的是煤还是岩，为自动化采掘、自动化放煤、自动化选矸等生产过程提供可靠的煤岩识别信息。

本发明所述的煤岩识别方法采用如下技术方案实现，包括如下步骤：

A.在相同成像条件下分别采集已知煤样本和已知岩样本的彩色图像f₁，f₂，分别截取相同大小的不包含背景的子图s₁，s₂，提取s₁，s₂的灰度共生矩阵P₁，P₂；

B.计算基于灰度共生矩阵P₁，P₂的图像特征值K₁，K₂；

C.在相同成像条件下采集待识别的未知煤岩对象的彩色图像f_x，按相同大小截取不包含背景的子图s_x，提取s_x的灰度共生矩阵P_x；

D.计算基于灰度共生矩阵P_x的图像特征值K_x；

E.根据特征值K_x与K₁，K₂的关系判别煤岩类型为煤或者岩。

所述灰度共生矩阵的提取方法包括以下步骤：

(1)将彩色图像转换成灰度图像；