一种基于随机局部图像特征的煤岩识别方法
【专利摘要】本发明公开了一种基于随机局部图像特征识别煤岩的方法，该方法用随机局部图像特征来描述煤、岩石图像，用聚类算法选择煤、岩石训练样本的随机局部图像特征作为基元字典，然后用最邻近规则对选定的煤、岩石样本图像的随机局部图像特征用基元字典标注，煤、岩石的一张样本图像的基元频率统计正则直方图表达了煤、岩石的一个模式，用多个模式表达煤、岩石特征；在识别时，待识别图像用与训练图像同样的方法抽取随机局部图像特征和建立直方图，然后和训练阶段学习到的模式进行比较，用巴氏系数来度量，用最近邻准则来识别。该方法用了不同种类的煤、岩石在不同光线、不同视点下的图像作为训练样本，因而受光照和成像视点变化影响小，不受煤、岩石种类变化的影响，识别率高，稳定性好。
【专利说明】一种基于随机局部图像特征的煤岩识别方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种基于随机局部图像特征的煤岩识别方法，属于图像识别【技术领域】。
【背景技术】
[0002]煤岩识别即用一种方法自动识别出煤岩石对象为煤或岩石。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、原煤选矸石等生产环节，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。
[0003]已有多种煤岩识别方法，如自然Y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，但这些方法存在以下问题: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。
[0004]已有的基于图像的煤岩识别方法对成像条件如光照、视点等敏感，若待识别的煤或岩石图像成像条件与训练时的煤或岩石样本图像成像条件不同时，识别率大大降低；另外，若待识别的煤、岩 石种类发生改变时，需要重新取样煤、岩石样本图像对识别器进行训练。
[0005]需要一种解决或至少改善现有技术中固有的一个或多个问题的煤岩识别方法，以提高煤岩识别率和识别稳定性。
【发明内容】
[0006]因此，本发明的目的在于提供一种基于随机局部图像特征的煤岩识别方法，该识别方法受光照和成像视点变化影响小，不受煤、岩石种类变化的影响，能够实时、自动地识别出当前煤、岩石对象是煤或是岩石，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。
[0007]根据一种实施例形式，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:
[0008]A.分别采集像素大小为N的煤样本图像集{IC}S?和岩石样本图像集{Ir}=?，分别提取两个样本集中每张图像I。和Ir的随机局部图像特征kj。和{Xjr，构成训练集
[0009]B.用κ-means聚类方法分别对随机局部图像特征集和{{443进行聚类运算，分别得到Q个聚类中心作为基元，合并成2Q大小的基元字典TD ；
[0010]C.分别从煤样本图像集和岩石样本图像集{US?中选取特定样本图像M张，将选定的每一张图像的随机局部图像特征Xi用基元字典TD中与其最近的基元标注，计算每个基元出现的频率，作归一化直方图，即为该张图像的基元直方图，煤的M张图像的基兀直方图构成煤的模式凡=，岩石的M张图像的基兀直方图构成岩的模式
Hr = {hrrn}^,
[0011]D.给定未知煤岩对象图像Ix，用与步骤A中相同的方法提取Ix的随机局部图像特征{xj x，用与步骤c中相同的方法计算Ix基元直方图hx，用巴氏系数度量hx与煤和岩石模式距离，若maxd(hx, hem) < maxd (hx, hrm),则为煤,否则为岩石,计算公式如下:
[0012]
【权利要求】
1.一种基于随机局部图像特征的煤岩识别方法，其特征在于，包括以下步骤: A.分别采集像素大小为N的煤样本图像集和岩石样本图像集{IJSf，分别提取两个样本集中每张图像I。和Ir的随机局部图像特征{Xih和{xJr，构成训练集和 B.用κ-means聚类方法分别对随机局部图像特征集{{.X山}晋和{{3^}^进行聚类运算，分别得到Q个聚类中心作为基元，合并成2Q大小的基元字典TD ； C.分别从煤样本图像集{IC}S?和岩石样本图像集{IJE?中选取特定样本图像M张，将选定的每一张图像的随机局部图像特征Xi用基元字典TD中与其最近的基元标注，计算每个基元出现的频率，作归一化直方图，即为该张图像的基元直方图，煤的M张图像的基兀直方图构成煤的模式私:={".3?ι，岩石的M张图像的基兀直方图构成岩的模式Hr = D.给定未知煤岩对象图像Ix，用与步骤A中相同的方法提取Ix的随机局部图像特征Uih，用与步骤C中相同的方法计算Ix基元直方图hx，用巴氏系数度量hx与煤和岩石模式距离，若maxd(hx, hem) < maxd (hx, H1J ,则为煤,否则为岩石,计算公式如下:
【文档编号】G06K9/00GK103927514SQ201410139099
【公开日】2014年7月16日 申请日期:2014年4月9日 优先权日:2014年4月9日
【发明者】伍云霞, 孙继平 申请人:中国矿业大学(北京)