[发明专利]偏光显微镜下岩石图像智能识别系统及方法

权利要求书

1.一种偏光显微镜下岩石图像智能识别系统，其特征是：包括：

显微成像系统，被配置为实现对岩石薄片进行自动调焦、单偏光与正交偏光转换、载物台旋转和拍照，得到岩石镜下图像；

图像收集系统，被配置为将得到的岩石镜下图像实时传输至学习识别系统和存储单元进行存储，以服务于后续学习训练；

学习识别系统，被配置为采用卷积神经网络模型作为特征提取模型，通过对不同的岩石图像进行特征学习训练，区分出不同岩石在偏光显微镜下的颜色、形态结构及其差异，整合特征量，建立偏光显微镜下岩石图像识别模型，以自动识别出岩石颗粒种类；

所述显微成像系统包括偏光显微镜、半数字式自动对焦及机控模块、输入模块、显示器及主控机；所述半数字式自动调焦及机控模块，包括多个驱动机构，每个驱动机构连接有相应的执行机构；

第一驱动机构通过减速装置与偏光显微镜的螺旋调节器连接，以控制其转动；主控机中信号处理器对图像的相关数据进行采集分析，按照预设定的搜索算法计算出图像对焦点位从而做出判据，控制驱动机构通过减速装置驱动螺旋调节器向指定方向旋转设定角度，进行对焦；

第二驱动机构与偏光显微镜的检偏器连接，以控制其直线运动；

第三驱动机构经两级减速器连接载物台，所述第三驱动机构将电脉冲信号转换成相应角位移，每当输入一个电脉冲时，第三驱动机构就带动载物台转动一个固定的角度；

学习识别系统中，提取岩石图像的岩石单偏光镜下图像特征和正交偏光镜下图像特征，岩石单偏光镜下图像特征包括晶体形态，有无解理，颜色及突起的一般特征；正交偏光镜下图像特征包括有无干涉色，干涉色级别及消光类型的突出特征。

2.如权利要求1所述的一种偏光显微镜下岩石图像智能识别系统，其特征是：所述偏光显微镜，被配置为设置有预设的观测参数，以所述观测参数对岩石薄片进行观测，由输入模块控制拍照；

所述显示器，被配置为显示所述偏光显微镜的目镜画面；

所述半数字式自动调焦及机控模块，被配置为根据显示的目镜画面，实现对焦、单偏光与正交偏光转换、偏光显微镜的载物台旋转及拍照；

所述主控机用于接收输入模块的指令，控制半数字式自动调焦及机控模块的动作以及偏光显微镜的动作。

3.如权利要求1所述的一种偏光显微镜下岩石图像智能识别系统，其特征是：载物台由步进电机经两级减速器进行控制，所述步进电机将电脉冲信号转换成相应角位移，每当输入一个电脉冲时，转子就转动一个固定的角度，即每通电一次，转子就走一步，转子每次转过的角度称为步距角，用β表示：

式中，K——通电系数；m——定子相数；z——转子齿数。

4.如权利要求3所述的一种偏光显微镜下岩石图像智能识别系统，其特征是：所述步进电机旋转速度与输入电脉冲的频率成正比，主控机控制输入电脉冲的个数、频率以及定子绕组的通电方式，控制步进电机的转子的角位移量、转速和旋转方向。

5.如权利要求1所述的一种偏光显微镜下岩石图像智能识别系统，其特征是：所述学习识别系统包括特征识别器和分类器，特征识别器对岩石镜下图像中的特征进行识别训练，训练结果回归分类器，具有不同特征的岩石镜下图片由分类器处理，对岩石图像进行识别后，仍然存储在图像收集系统。

6.如权利要求5所述的一种偏光显微镜下岩石图像智能识别系统，其特征是：所述特征识别器采用卷积神经网络Inception-v3模型作为特征提取模型，训练时岩石图像采用随机分配的方式，对于给定的岩石图像，建立第一卷积神经网络对岩石单偏光镜下图像特征进行特征提取，辅助建立第二卷积神经网络对岩石正交偏光镜下图像进行特征提取，二者参数值回归统一图像识别模型。

7.一种偏光显微镜下岩石图像智能识别方法，其特征是：包括以下步骤：

将已知类型的若干岩石薄片分别放置在偏光显微镜载物台上，利用半数字式自动调焦及机控模块实现自动对焦及单偏光与正交偏光转换，载物台旋转并拍照后，获取多张岩石图像单偏光镜下和正交偏光镜下图像，并将得到的图像存储至图像收集系统；

学习识别系统对收集到的图像采用卷积神经网络模型作为训练模型，利用此模型获取图像特征并训练，训练结果回归分类器，具有不同特征的岩石镜下图片由分类器处理，建立偏光显微镜下岩石图像识别模型，对岩石进行识别定名后，进行存储；

将鉴定岩石标本制成薄片后，采集偏光显微镜下岩石图像，利用岩石图像识别模型对待检岩石镜下图像进行测试，在图像中对矿物标定，得到岩石定名及部分特征描述；

所述半数字式自动调焦及机控模块包括多个驱动机构，每个驱动机构连接有相应的执行机构；

第一驱动机构通过减速装置与偏光显微镜的螺旋调节器连接，以控制其转动；主控机中信号处理器对图像的相关数据进行采集分析，按照预设定的搜索算法计算出图像对焦点位从而做出判据，控制驱动机构通过减速装置驱动螺旋调节器向指定方向旋转设定角度，进行对焦；

第二驱动机构与偏光显微镜的检偏器连接，以控制其直线运动；

第三驱动机构经两级减速器连接载物台，所述第三驱动机构将电脉冲信号转换成相应角位移，每当输入一个电脉冲时，第三驱动机构就带动载物台转动一个固定的角度；

岩石单偏光镜下图像特征包括晶体形态，有无解理，颜色及突起的一般特征；正交偏光镜下图像特征包括有无干涉色，干涉色级别及消光类型的突出特征。