亚洲狠狠干,亚洲国产福利精品一区二区,国产八区,激情文学亚洲色图

基于稀疏表示的煤巖識(shí)別方法

文檔序號(hào):9564886閱讀:1269來(lái)源:國(guó)知局
基于稀疏表示的煤巖識(shí)別方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種基于稀疏表示的煤巖識(shí)別方法,屬于煤巖識(shí)別技術(shù)領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002] 煤巖識(shí)別即用一種方法自動(dòng)識(shí)別出煤巖對(duì)象為煤或巖。在煤炭生產(chǎn)過(guò)程中煤巖識(shí) 別技術(shù)可廣泛應(yīng)用于滾筒采煤、掘進(jìn)、放頂煤開(kāi)采、原煤選矸石等生產(chǎn)環(huán)節(jié),對(duì)于減少采掘 工作面工作人員、減輕工人勞動(dòng)強(qiáng)度、改善作業(yè)環(huán)境、實(shí)現(xiàn)煤礦安全高效生產(chǎn)具有重要的意 義
[0003] 目前,國(guó)內(nèi)外煤巖識(shí)別主要有以下兩類(lèi)方法,第一種是煤層厚度的測(cè)量方法,通過(guò) 反饋的信息調(diào)整滾筒的高度,包括各種射線和電磁波,例如自然γ射線探測(cè)法、電磁波探 測(cè)法以及雷達(dá)探測(cè)法;另一種是煤和巖石界面的測(cè)量方法,通過(guò)采煤機(jī)自生的響應(yīng)來(lái)調(diào)整 滾筒高度,包括應(yīng)力截齒法、震動(dòng)檢測(cè)法、紅外線檢測(cè)法等。以上各種方法有各自的優(yōu)缺點(diǎn), 但都是采用傳感器進(jìn)行識(shí)別。一方面在不同的煤礦產(chǎn)區(qū),需要選取不同的傳感器,并需要安 裝在不同的機(jī)器設(shè)備上;另一方面在煤炭開(kāi)采環(huán)境中,傳感器本身容易出現(xiàn)故障和失靈的 情況,無(wú)疑都加大了人力和物力的浪費(fèi)。
[0004] 為解決上述問(wèn)題,圖像技術(shù)越來(lái)越受到重視并研發(fā)了一些圖像技術(shù)的煤巖識(shí)別方 法,然而在已有的方法中,例如基于灰度共生矩陣方法,小波變換方法,用來(lái)分析圖像紋理 的特點(diǎn),但是,此類(lèi)方法都沒(méi)有實(shí)際考慮煤礦的開(kāi)采環(huán)境,例如:煤礦井下的光照強(qiáng)度多變, 電磁環(huán)境復(fù)雜,噪聲等因素?;谙∈璞硎镜募y理方法,對(duì)于噪聲和遮擋具有很好的適應(yīng) 性,再加上多層稀疏表示中考慮光照強(qiáng)度變化因子,可以很好的適應(yīng)煤礦井下復(fù)雜的環(huán)境。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 本發(fā)明的目的在于提供一種基于稀疏表示的煤巖識(shí)別方法,該識(shí)別方法考慮了光 照強(qiáng)度變換因子,能夠?qū)庹諒?qiáng)度多變具有很好的適應(yīng)性,能夠?qū)τ谠肼暋⒄趽蹙哂泻芎玫?魯棒性,能夠?qū)崟r(shí)、自動(dòng)識(shí)別出當(dāng)前對(duì)象是煙煤、無(wú)煙煤、砂巖或頁(yè)巖,為自動(dòng)化采掘提供必 要的信息。用以解決現(xiàn)有的煤巖識(shí)別方法成本高,浪費(fèi)人力物力的問(wèn)題。
[0006] 為實(shí)現(xiàn)上述目的,本發(fā)明的方案是一種基于稀疏表示的煤巖識(shí)別方法,包括如下 步驟:
[0007] (1)建立過(guò)完備字典
[0008] 1)圖像樣本采集階段,通過(guò)照相機(jī)采集大量的在不同光照強(qiáng)度下的圖像,所述的 圖像包括:煙煤、無(wú)煙煤、砂巖、頁(yè)巖;
[0009] 2)圖像預(yù)處理,將采集的圖片轉(zhuǎn)化為灰度圖像;
[0010] 3)圖像特征提取,將得到的灰度圖像轉(zhuǎn)化為十字對(duì)角紋理矩陣,并分別提取得到 十字對(duì)角紋理矩陣的統(tǒng)計(jì)特征,并組成特征向量;最后,對(duì)圖像的特征向量進(jìn)行歸一化處 理;
[0011] 4)圖像特征分類(lèi),按照采集對(duì)象所屬的類(lèi)別與采集圖像時(shí)的光照強(qiáng)度的不同進(jìn)行 分類(lèi);所述特征的分類(lèi)的過(guò)程:首先,按照采集對(duì)象所屬的類(lèi)別分為4大類(lèi),然后分別對(duì)不 同的采集對(duì)象按照采集時(shí)的光照強(qiáng)度進(jìn)行分類(lèi);
[0012] 5)組合超完備字典,根據(jù)上述步驟所得到的各類(lèi)特征,按照順序組合成一個(gè)超完 備字典;
[0013] (2)比較識(shí)別
[0014] 1)按照上述步驟(1)中的1)、2)、3)所示的過(guò)程,得到測(cè)試樣本的特征向量;
[0015] 2)將得到的測(cè)試圖像的特征向量利用超完備字典進(jìn)行稀疏表示,并得到稀疏表示 的表示系數(shù);
[0016] 3)分別把4大類(lèi)中各類(lèi)的稀疏表示,代入分類(lèi)器進(jìn)行識(shí)別。
[0017] 進(jìn)一步地,根據(jù)本發(fā)明所述的煤巖識(shí)別方法,所述的步驟(1)建立過(guò)完備字典過(guò) 程中,圖像樣本采集階段的具體過(guò)程如下:
[0018] (1)在不同光照強(qiáng)度下采集大量的煙煤、無(wú)煙煤、砂巖、頁(yè)巖的圖像,采集的光照光 照強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)按15、20、30、50、75、100、150、200、300、5001x分級(jí),其中Ix (勒克斯)為照度單 位;
[0019] ⑵采集到的圖像表示為Pa,b,。,其中a表示為采集圖像的光照強(qiáng)度的類(lèi)別,按照光 照強(qiáng)度由小到大,依次用1、···、1〇表示;b表示為采集對(duì)象的所屬類(lèi)別,類(lèi)別1表示煙煤、類(lèi) 別2表示無(wú)煙煤、類(lèi)別3表示砂巖、類(lèi)別4表示頁(yè)巖;C表示同一采集對(duì)象在同一光照情況 下采集的圖像的次序,在本方法的采集過(guò)程中,每類(lèi)圖像采集10張,依次表示為1、…、10。
[0020] 進(jìn)一步地,根據(jù)本發(fā)明所述的煤巖識(shí)別方法,所述的步驟(1)建立過(guò)完備字典的 過(guò)程中,圖像特征提取的具體過(guò)程如下:
[0021] (I)Ga, b,。表示為各類(lèi)采集圖像的灰度圖像,將轉(zhuǎn)換后的各類(lèi)煤巖圖像的灰度圖像 Ga, b,。進(jìn)行CDTM轉(zhuǎn)換,即十字對(duì)角紋理矩陣的轉(zhuǎn)換,得到各類(lèi)圖像的四種十字對(duì)角紋理矩 陣,表不為 Ta, b, c、Ta, b, c、Ta, b, c、Ta, b, c ;
[0022] (2)分別計(jì)算十字對(duì)角紋理矩陣Ta^1Ja, b,Λ Ta,b,Λ Ta,b,c4的能量E、熵H、慣性矩 I、相關(guān)C ;
[0023] (3)計(jì)算Ta,b,Λ Ta,b,Λ Ta,b,Λ Ta,b,。4的能量E的均值和方差用a i,bi表示;
[0024] (4)計(jì)算 Ta, b, Λ Ta, b, Λ Ta, b, Λ Ta, b,。4的熵 H 的均值和方差用 a 2, b2表示;
[0025] (5)計(jì)算Ta, b, Λ Ta, b, Λ Ta, b, Λ Ta, b,。4的慣性矩I的均值和方差用a 3, b3表示;
[0026] (6)計(jì)算Ta, d、Ta, b,。2、Ta, b, Λ Ta, b,。4的相關(guān)C的均值和方差用a 4, b4表示;
[0027] (7)將得到的均值和方差組成特征向量q = {a^ bp a2, b2, a3, b3, a4, b4};
[0028] (8)將得到的特征向量歸一化,得到歸一化的特征向量Q ;
[0029] (9)將各類(lèi)圖像的到的歸一化的特征向量按照類(lèi)別順序組成成過(guò)完備字典D =
[Qi, ι,ι, """7 Qiaaoj ..·,Qi,io,io, ...,Qnoa, ..·,^4,10,10] 〇
[0030] 進(jìn)一步地,根據(jù)本發(fā)明所述的煤巖識(shí)別方法,所述的Ga, b,。進(jìn)行十字對(duì)角紋理矩陣 的轉(zhuǎn)換,得到各類(lèi)圖像的十字對(duì)角矩陣的具體過(guò)程如下:
[0031] a.在Ga, b,。的素塊大小為3X3的鄰域內(nèi),將中心像素的八連通像素分為兩組,每 組4個(gè)元素。即一組為正十字的四相鄰像素和另一組對(duì)角線上的四相鄰像素,每個(gè)元素的 取值根據(jù)所在像素的值與中心像素的值相比較而分別取為〇, 1,2 ;即小于中心像素的值則 取〇,相等取值1,大于則取值2 ;
[0032] b.每組四個(gè)元素按照如下公式進(jìn)行計(jì)算,便可獲得中心像素點(diǎn)的十字紋理單元 (CTU)值和對(duì)角紋理單元(DTU)值,這些單元值得取值范圍為0-80之間的整數(shù)。各紋理單 元值計(jì)算公式如下:
[0035] 其中,Nctu為十字紋理單元值,N _為對(duì)角紋理單元值,E "為十字線上相鄰像素值, Edi為對(duì)角線上相鄰元素值;
[0036] c.對(duì)圖像中除邊緣外的所有像素值NeTjP N_,并在以NctuS X坐標(biāo)和以N_為Y 坐標(biāo)的矩陣的對(duì)應(yīng)元素值累加,這樣得到各類(lèi)圖像的十字對(duì)角紋理矩陣Ta,
[0037] d.根據(jù).
的起始位置的不同,可得到四種十字對(duì)角紋理矩陣:Τ^,ΛΤ^,
[0038] 進(jìn)一步地,根據(jù)本發(fā)明所述的煤巖識(shí)別方法,所述計(jì)算各類(lèi)圖像的十字對(duì)角紋理 矩陣的能量E、熵H、慣性矩I、相關(guān)C、的具體過(guò)程如下:
[0039] a.將十字對(duì)角紋理矩陣Ta,b,。進(jìn)行歸一化處理,計(jì)算公式:
其中,Ta,b,。矩陣(X,y)對(duì)應(yīng)的值為T(mén)(x,y);
[0045] f.計(jì)算U、Ta,b,。2、Ta,b,。 3、W的能量E的均值和方差用a i,Id1表示;
[0046] g.計(jì)算 Ta, b, Λ Ta, b, Λ Ta, b, Λ Ta, b, C4的熵 H 的均值和方差用 a 2, b2表示;
[0047] h.計(jì)算Ta, b, Λ Ta, b, Λ Ta, b, Λ W的慣性矩I的均值和方差用a 3, b3表示;
[0048] i.計(jì)算Ta, d、Ta, b,。2、Ta, b, Λ Ta, b,。4的相關(guān)C的均值和方差用a 4, b4表示;
[0049] j.將得到的均值和方差組成特征向量q = {a^ Id1, a2, b2, a3, b3, a4, b4};
[0050] k.將得到的特征向量歸一化,得到歸一化的特征向量Q ;
[0051] 1.將各類(lèi)圖像的到的歸一化的特征向量按照類(lèi)別順序搞糟成過(guò)完備字典D = [Q1,
[0052] 進(jìn)一步地,根據(jù)本發(fā)明所述的煤巖識(shí)別方法,所述的步驟(2)建立過(guò)完備字典的 過(guò)程中,稀疏表示的具體過(guò)程如下:
[0053] (1)將得到的測(cè)試圖像按照步驟⑴中的1)、2)、3)所示的過(guò)程,得到測(cè)試樣本的 特征向量,并用y表示;
[0054] ⑵用Na,b表示圖像Pa, b類(lèi)中的圖像數(shù)目,即在該方法中Na,b= l〇ANa,b,Pa,^, a表示采集對(duì)象的類(lèi)別,b表示光照強(qiáng)度的類(lèi)別;
[0055] (3)對(duì)y進(jìn)行第一層的稀疏表示:
[0056] l)y = Qa,ba a,b,其中 a = l,2,3,4,b = 1,2,…,10,c = 10,
該層 稀疏表示,得到一個(gè)稀疏表示矩陣
C該式表示在a類(lèi)對(duì)象在光照強(qiáng)度b下對(duì) 測(cè)試圖像特征向量y的線性表示的系數(shù)矩陣,其中,a a, a類(lèi)對(duì)象在光照強(qiáng)度b下對(duì)測(cè) 試圖像特征向量y的線性表示中Na,b個(gè)圖像的表示系數(shù);
[0057] 2)用
是對(duì)象a在光照強(qiáng)度b下的采集圖像類(lèi)的稀疏表 示系數(shù),即與aa,b相同;
[0058] (4)對(duì)y進(jìn)行第二層稀疏表示:
[0060] 2)
是對(duì)象a在各類(lèi)光照下的稀疏表示系數(shù),即與β a相同;
[0061] (5)對(duì)y進(jìn)行第三層稀疏表示:
[
當(dāng)前第1頁(yè)1 2 3 
網(wǎng)友詢(xún)問(wèn)留言 已有0條留言
  • 還沒(méi)有人留言評(píng)論。精彩留言會(huì)獲得點(diǎn)贊!
1