[发明专利]一种基于多光谱技术的煤矸石快速检测的方法与装置

权利要求书

1.一种基于多光谱技术的煤矸石快速检测的方法与装置，其特征在于：设计一个煤和矸石多光谱数据采集系统，采集煤和矸石的多光谱图像，然后利用图像融合技术将多个光谱图像融合成一个光谱图像，最后利用构建一个基于卷积神经网络煤矸石检测模型，检测每张经融合后的光谱图像中煤矸石的位置。

2.根据权利要求1所述的煤和矸石多光谱数据采集系统，其特征在于，具体包括以下步骤：

首先打开光源，照射待检测煤矸石，煤矸石反射宽波段的光，经带通滤光片过滤，只允许特定波长的光通过镜头进入光谱成像仪，并由光谱成像仪成像；多光谱成像仪的曝光时间设置和工作由计算机控制经USB3.0数据线控制，同时光谱采成像仪会把采集的煤或矸石的光谱图像数据经USB3.0数据线传到电脑中。

3.根据权利要求1所述的煤矸石多光谱图像归一化处理和融合，其特征在于，具体包括以下步骤：

令某一个波段的多光谱图像数据为P，其中，每个光谱图像的分辨率为w×h，即光谱图像的长为w高为h：

P′数据归一化后光谱图像；多光谱图像融合方法采用一种高效且计算量较小的图像融合，如下：

式(2)、(3)和(4)中，BP′为基图像，P′是多光谱的一个波段，P″为融合后的多光谱图像。

4.根据权利要求1所述的煤矸石光谱图像检测模型，其特征在于：构建一个轻量、高效的煤和矸石的光谱图像检测模型；标注每张融合后的光谱图像，并作为检测模型的目标输出，将融合后的多光谱图像作为检测模型的输入，训练检测模型；最后将训练好的煤矸石检测模型用于煤矸石检测。

5.根据权利要求4所述的构建轻量、高效的煤和矸石的光谱图像检测模型，其特征在于：改进YOLO-V3并设计一个适用于煤矸石多光谱图像快速在线检测模型体，首先，设计一个基于稠密连接的特征提框架以代替YOLO-V3中的残差连接，提高模型的效率；然后，采两种刻度特征图，分别是40*20*14和20*10*14。

6.根据权利要求5所述的设计基于稠密连接的特征提框架，其特征在于：卷核大小均为3*3，步长为1；池化采用最大池化法，池化核大小为2*2，步长2；激活函数采用Relu原理如：

式5中，p_i,j为卷积后特征图中像素点值。