用圖像的結(jié)構(gòu)張量方向直方圖特征識別煤巖的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種用圖像的結(jié)構(gòu)張量方向直方圖特征識別煤巖的方法，該方法采用形態(tài)學(xué)尺度空間圖像的結(jié)構(gòu)張量方向直方圖表征煤巖對象特征，用下述步驟進(jìn)行識別：A.用結(jié)構(gòu)張量方向直方圖表征已知煤巖對象的圖像；B.用與步驟A相同的方法表征待識別的煤巖圖像；C.比較步驟B和步驟A所確定的圖像特征的相似性進(jìn)行煤巖識別，具有識別率高，穩(wěn)定性好、魯棒性強(qiáng)等特點(diǎn)。
【專利說明】用圖像的結(jié)構(gòu)張量方向直方圖特征識別煤巖

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種用圖像的結(jié)構(gòu)張量方向直方圖特征識別煤巖的方法，屬于圖像識 別【技術(shù)領(lǐng)域】。

【背景技術(shù)】
[0002] 煤巖識別即用一種方法自動識別出煤巖對象為煤或巖石。在煤炭生產(chǎn)過程中，煤 巖識別技術(shù)可廣泛應(yīng)用于滾筒采煤、掘進(jìn)、放頂煤開采、原煤選矸石等生產(chǎn)環(huán)節(jié)，對于減少 采掘工作面作業(yè)人員、減輕工人勞動強(qiáng)度、改善作業(yè)環(huán)境、實(shí)現(xiàn)煤礦安全高效生產(chǎn)具有重要 意義。
[0003] 已有多種煤巖識別方法，如自然Y射線探測法、雷達(dá)探測法、應(yīng)力截齒法、紅外探 測法、有功功率監(jiān)測法、震動檢測法、聲音檢測法、粉塵檢測法、記憶截割法等，但這些方法 存在以下問題：①需要在現(xiàn)有設(shè)備上加裝各類傳感器獲取信息，導(dǎo)致裝置結(jié)構(gòu)復(fù)雜，成本 高。②采煤機(jī)滾筒、掘進(jìn)機(jī)等設(shè)備在生產(chǎn)過程中受力復(fù)雜、振動劇烈、磨損嚴(yán)重、粉塵大，傳 感器部署比較困難，容易導(dǎo)致機(jī)械構(gòu)件、傳感器和電氣線路受到損壞，裝置可靠性差。③對 于不同類型機(jī)械設(shè)備，傳感器的最佳類型和信號拾取點(diǎn)的選擇存在較大區(qū)別，需要進(jìn)行個 性化定制，系統(tǒng)的適應(yīng)性差。
[0004] 通過對煤、巖石塊狀樣本的觀察，發(fā)現(xiàn)煤和巖石的表面紋理在粗糙程度、稀疏程 度、紋理變化的均勻性、溝紋的深淺等方面都有很大差異，因此，用圖像技術(shù)來識別煤巖具 有可行性，已有的基于圖像技術(shù)的煤巖識別方法在識別穩(wěn)定性和識別正確率上還有很大的 不足。
[0005] 需要一種解決或至少改善現(xiàn)有技術(shù)中固有的一個或多個問題的煤巖識別方法。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0006] 因此，本發(fā)明的目的在于提供一種用圖像的結(jié)構(gòu)張量方向直方圖特征識別煤巖的 方法，以提高煤巖識別穩(wěn)定性和識別正確率，為自動化采掘、自動化放煤、自動化選矸等生 產(chǎn)過程提供可靠的煤巖識別信息。
[0007] 根據(jù)一種實(shí)施例形式，提供一種用圖像的結(jié)構(gòu)張量方向直方圖特征識別煤巖的方 法，包括以下步驟：
[0008] A.用圖像的結(jié)構(gòu)張量方向直方圖表征已知煤巖對象的圖像；
[0009] B.用與步驟A相同的方法表征待識別的煤巖圖像；
[0010] C.比較步驟B和步驟A所確定的圖像特征的相似性進(jìn)行煤巖識別；
[0011] 在進(jìn)一步特定的但非限制性的形式中，所述煤巖圖像結(jié)構(gòu)張量方向直方圖特征計(jì) 算包括如下步驟：
[0012] (1).對于給定的已知煤巖對象的圖像f。和f；及待識別的煤巖圖像fx，用不同尺度 的圓型平坦結(jié)構(gòu)元素 δ i、δ2對其進(jìn)行腐蝕和膨脹操作，得到不同尺度下的煤圖像{U、 巖圖像{frs}和待識別的煤巖圖像{f xs};
[0013] (2).計(jì)算{feS}中每張圖像的結(jié)構(gòu)張量方向直方圖，相加濾除噪聲后得到煤的結(jié) 構(gòu)張量方向直方圖H。；計(jì)算中每張圖像的結(jié)構(gòu)張量方向直方圖，相加濾除噪聲后得到 巖的結(jié)構(gòu)張量方向直方圖札；計(jì)算{f xS}中每張圖像的結(jié)構(gòu)張量方向直方圖，相加濾除噪聲 后得到待識別煤巖圖像的結(jié)構(gòu)張量方向直方圖Hx ;
[0014] 在進(jìn)一步特定的但非限制性的形式中，所述圖像的結(jié)構(gòu)張量方向計(jì)算包括如下步 驟：
[0015] (1).給定灰度圖像I，計(jì)算其結(jié)構(gòu)張量T

【權(quán)利要求】
1. 一種用圖像的結(jié)構(gòu)張量方向直方圖特征識別煤巖的方法，其特征在于，包括以下步 驟： A. 用圖像的結(jié)構(gòu)張量方向直方圖表征已知煤巖對象的圖像； B. 用與步驟A相同的方法表征待識別的煤巖圖像； C. 比較步驟B和步驟A所確定的圖像特征的相似性進(jìn)行煤巖識別。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述方法，其特征在于所述煤巖圖像結(jié)構(gòu)張量方向直方圖特征計(jì)算 包括如下步驟： (1) .對于給定的已知煤巖對象的圖像f。和f；及待識別的煤巖圖像fx，用不同尺度的 圓型平坦結(jié)構(gòu)元素δρδ2對其進(jìn)行腐蝕和膨脹操作，得到不同尺度下的煤圖像、巖 圖像{frS}和待識別的煤巖圖像{fxS}; (2) .計(jì)算中每張圖像的結(jié)構(gòu)張量方向直方圖，相加濾除噪聲后得到煤的結(jié)構(gòu)張 量方向直方圖H。；計(jì)算中每張圖像的結(jié)構(gòu)張量方向直方圖，相加濾除噪聲后得到巖的 結(jié)構(gòu)張量方向直方圖札；計(jì)算{fxS}中每張圖像的結(jié)構(gòu)張量方向直方圖，相加濾除噪聲后得 到待識別煤巖圖像的結(jié)構(gòu)張量方向直方圖Hx。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1和2任一項(xiàng)所述方法，其特征在于所述圖像結(jié)構(gòu)張量方向計(jì)算包括 如下步驟： (1) .給定灰度圖像I，計(jì)算其結(jié)構(gòu)張量T
Ix，Iy表示像素點(diǎn)U，y)分別在X萬冋和Y萬冋的微分，F(xiàn)表示在像素點(diǎn)（x，y)鄰域內(nèi) 的平均操作； (2) .計(jì)算
如果P2M，k為常數(shù)，計(jì)算每個像素的結(jié)構(gòu)張量方向 Φ=arctan2 (Txx-Tyy, 2Txy) 其中

4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述方法，其特征在于所述煤巖圖像結(jié)構(gòu)張量方向直方圖相似性計(jì) 算公式為：
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述方法，其特征在于所述煤巖識別方法為： 若(1(?,?) <d(Hx，Hr) <1'1且(1〇1!￡，札）>T2，貝U為煤，其它則為巖；其中，B為結(jié)構(gòu)張 量方向直方圖的單元個數(shù)，T1,T2為常數(shù)。
【文檔編號】G06K9/40GK104463098SQ201410608224
【公開日】2015年3月25日 申請日期:2014年11月4日 優(yōu)先權(quán)日:2014年11月4日
【發(fā)明者】伍云霞, 孫繼平 申請人:中國礦業(yè)大學(xué)(北京)