本發(fā)明涉及圖像處理的，具體而言，尤其涉及一種礦石視覺圖像預(yù)選試驗(yàn)機(jī)。

背景技術(shù)：

1、礦產(chǎn)資源是維持國(guó)民經(jīng)濟(jì)和社會(huì)發(fā)展的重要基礎(chǔ)。隨著礦產(chǎn)資源的規(guī)?；_發(fā)與利用，高品位和易選礦產(chǎn)資源儲(chǔ)量日趨減少。目前，我國(guó)礦產(chǎn)資源存在礦石品位低、有用礦物嵌布粒度細(xì)、礦石成分復(fù)雜等問題。因此，低品位、難采選礦石的高效開發(fā)與利用愈發(fā)迫切。本著“多碎少磨、能拋早拋”的原則，預(yù)選可以提高入選礦石的品位、降低磨選作業(yè)的負(fù)荷，節(jié)能降耗，提高資源利用率等，對(duì)于低品位、復(fù)雜難選礦產(chǎn)資源的開發(fā)利用具有重要的作用。傳統(tǒng)選礦工藝中常見的預(yù)選方法包括：人工手選、重介質(zhì)預(yù)選、干式磁選預(yù)選等。

2、進(jìn)入21世紀(jì)以來，計(jì)算機(jī)以及人工智能等前沿科技得到了快速發(fā)展，智能光電預(yù)選技術(shù)因其分選效率高、準(zhǔn)確度高的特點(diǎn)成為預(yù)選拋廢的熱門手段。其一種是利用各種光信號(hào)對(duì)散裝物料進(jìn)行線掃描，并使用傳感器或不同傳感器的組合對(duì)散狀物料進(jìn)行逐粒檢測(cè)，根據(jù)傳感器檢測(cè)結(jié)果和數(shù)據(jù)處理結(jié)果，機(jī)械剔除部分在成分上不符合要求顆粒的分選技術(shù)，主要包括：圖像色選技術(shù)、xrt分選技術(shù)、xrf分選技術(shù)等。其中，相較于其他智能光電預(yù)選技術(shù)，圖像色選技術(shù)是在自然光、人工光源、偏振光源、紅外光源或紫外光源等條件下，對(duì)礦石進(jìn)行線掃描，探測(cè)礦石與廢石表面顏色、紋理、光澤、形狀等差異，實(shí)現(xiàn)礦廢分選，無需采用x射線照射即可區(qū)別礦廢，具有使用成本低、設(shè)備占地面積小等優(yōu)點(diǎn)。當(dāng)?shù)V石與廢石之間存在明顯顏色差異時(shí)，采用圖像預(yù)選技術(shù)是一種經(jīng)濟(jì)有效的預(yù)選方法。

3、工業(yè)上應(yīng)用的圖像色選機(jī)主要由給料系統(tǒng)、圖像采集系統(tǒng)、數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)和分選執(zhí)行系統(tǒng)四部分組成。其中，采集清晰的礦石樣本圖像、對(duì)礦石樣本的顏色以及紋理等特征進(jìn)行全面的考察，構(gòu)建完善的圖像采集系統(tǒng)是實(shí)現(xiàn)準(zhǔn)確、高效分選的關(guān)鍵。

4、目前，國(guó)內(nèi)外對(duì)食品行業(yè)、固體廢棄物行業(yè)、非金屬礦以及煤炭圖像色選技術(shù)的研究與應(yīng)用有較多的案例，但很少建立合適的金屬礦石的實(shí)驗(yàn)室圖像采集平臺(tái)。國(guó)內(nèi)外實(shí)驗(yàn)室往往使用普通高清相機(jī)在高功率電燈或普通光照下進(jìn)行圖像采集，得到的圖像往往存在礦石顏色有偏差、照度不均勻、圖像存在陰影等問題。加拿大某大學(xué)在實(shí)驗(yàn)室曾搭建了實(shí)驗(yàn)室礦石圖像采集系統(tǒng)，包括一臺(tái)安裝25mm鏡頭的工業(yè)rgb相機(jī)，照明系統(tǒng)采用三個(gè)呈三角形排列的松下eft28e50燈泡，使用偏振光濾光鏡減少礦石表面的光反射，最終在傳送帶上形成了32cm×24cm的拍攝面積。國(guó)內(nèi)某實(shí)驗(yàn)室使用一種皮帶礦石圖像系統(tǒng)進(jìn)行了礦石圖像的采集工作，將一對(duì)200w的工業(yè)led作為輔助光源，形成了超過8000lux的表面照度，保證圖像的清晰，但仍存在照度不均勻等問題。此外，礦石局部表面顏色差異大小、相機(jī)的拍攝方式、光源的差異、分辨率高低、礦石之間的遮擋等因素均會(huì)影響圖像識(shí)別的效果。

5、隨著礦產(chǎn)資源的持續(xù)開采以及社會(huì)的高速發(fā)展，低品位、難采選礦石的高效開發(fā)與利用愈發(fā)迫切。選擇成熟、高效的預(yù)選拋廢技術(shù)是實(shí)現(xiàn)礦石資源高效、低成本、綠色開發(fā)前提。相較其他預(yù)選拋廢方法，圖像色選技術(shù)具有工作成本低、揀選效率高、設(shè)備占地面積小等優(yōu)點(diǎn)，針對(duì)在可見光、偏振光、紅外光以及紫外光等條件下礦、廢表面特征差異明顯的礦石具有良好的預(yù)選效果。然而，在與工業(yè)生產(chǎn)相似的條件下，采集清晰、符合要求的礦石樣本圖像、對(duì)礦石樣本的顏色以及紋理等特征進(jìn)行全面的考察，構(gòu)建完善的圖像處理與識(shí)別方法是實(shí)現(xiàn)準(zhǔn)確、高效分選的關(guān)鍵。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、根據(jù)上述背景技術(shù)中提到的技術(shù)問題，而提供一種實(shí)驗(yàn)室礦石視覺圖像預(yù)選試驗(yàn)機(jī)，創(chuàng)新性地采用工業(yè)自動(dòng)化檢測(cè)領(lǐng)域中的高速線掃描立體成像系統(tǒng)作為圖像視覺采集器，并在其中內(nèi)嵌包括平場(chǎng)校正、翻轉(zhuǎn)、白平衡調(diào)節(jié)等圖像處理算法，可以確保礦石圖像的真實(shí)性的同時(shí)，調(diào)節(jié)圖像特性，突顯礦、廢之間的差異；使用高功率線性光源為采集環(huán)境提供充足、穩(wěn)定光照，可選擇的光照類型包括可見光、紅外光、紫外光以及偏振光等，并設(shè)置運(yùn)動(dòng)導(dǎo)軌并由限位結(jié)構(gòu)作為礦石的運(yùn)動(dòng)及定位裝置，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)于工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)批量分選作業(yè)時(shí)的圖像采集過程的模擬，解決了其他實(shí)驗(yàn)室圖像預(yù)選試驗(yàn)機(jī)存在的顏色有偏差、照度不均勻、圖像存在陰影的問題。整套系統(tǒng)安裝在金屬工作臺(tái)上，使用tktool軟件控制相機(jī)配置主機(jī)，使用ikapcviewer軟件控制相機(jī)完成拍照、采圖以及圖像處理工作。所得圖像可作為考察礦石顏色特征、構(gòu)建礦廢分類模型、開發(fā)圖像色選機(jī)的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)使用。

2、本發(fā)明采用的技術(shù)手段如下：

3、一種礦石視覺圖像預(yù)選試驗(yàn)機(jī)，設(shè)置在工作臺(tái)上，包括：圖像采集單元、照明單元、變速移動(dòng)限位器、物料承載托架、圖像采集支架、升降機(jī)構(gòu)以及驅(qū)動(dòng)電機(jī)；

4、將待測(cè)試礦石樣品裝入樣品盒中，并將所述樣品盒設(shè)置在所述物料承載托架上；所述物料承載托架設(shè)置在所述變速移動(dòng)限位器上，并通過所述驅(qū)動(dòng)電機(jī)實(shí)現(xiàn)所述物料承載托架的水平移動(dòng)；所述圖像采集單元通過圖像采集支架固定在變速移動(dòng)限位器的上方，以線掃描的方式對(duì)處于圖像采集單元下方的待測(cè)試礦石樣品待測(cè)試礦石樣品，并將拍攝后的照片傳輸至計(jì)算機(jī)中；

5、所述照明單元平行設(shè)置在所述圖像采集單元下方兩側(cè)，用于實(shí)現(xiàn)待測(cè)試礦石的照明；所述升降機(jī)構(gòu)用于安裝照明單元，調(diào)節(jié)照明的角度與位置。

6、進(jìn)一步地，所述樣品盒的尺寸與所述物料承載托架的尺寸相匹配，使所述物料承載托架水平移動(dòng)時(shí)，所述樣品盒不會(huì)發(fā)生偏移。

7、進(jìn)一步地，所述變速移動(dòng)限位器垂直設(shè)置在所述圖像采集單元的掃描方向。

8、進(jìn)一步地，所述圖像采集單元采用高速線掃描立體成像系統(tǒng)。

9、進(jìn)一步地，所述圖像采集單元還設(shè)置有防塵密封單元，防止塵土進(jìn)入。

10、進(jìn)一步地，所述照明單元為高功率線性光源或偏振光光源或紅外光光源或紫外光光源。

11、進(jìn)一步地，所述照明單元內(nèi)部設(shè)置有水冷機(jī)管道；水冷機(jī)管道與水冷機(jī)連接實(shí)現(xiàn)所述照明單元的降溫。

12、進(jìn)一步地，所述升降機(jī)構(gòu)包括兩組絲桿升降機(jī)；通過旋轉(zhuǎn)絲桿升降機(jī)一側(cè)的手搖輪控制照明單元提升或推進(jìn)地高度。

13、較現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下優(yōu)點(diǎn)：

14、(1)本發(fā)明所述系統(tǒng)安置在工作平臺(tái)上，適用于實(shí)驗(yàn)室內(nèi)小型的圖像采集、分析試驗(yàn)，整體的尺寸控制在3m×1m×1.8m以內(nèi)，為試驗(yàn)人員留出足夠的操作空間，各個(gè)單元之間通過金屬支架連接，可以根據(jù)需要拆卸與組裝，試驗(yàn)機(jī)底部安裝滑輪，便于在試驗(yàn)室內(nèi)移動(dòng)；

15、(2)本發(fā)明所述試驗(yàn)機(jī)中高速線掃描立體成像系統(tǒng)屬于計(jì)算機(jī)信息技術(shù)領(lǐng)域，與高功率線性光源以及變速移動(dòng)限位器相互配合，首次應(yīng)用于實(shí)驗(yàn)室礦石圖像的采集與分析，解決了基礎(chǔ)試驗(yàn)與工業(yè)生產(chǎn)種圖像采集方法不一致的問題，相較已有的圖像采集系統(tǒng)，簡(jiǎn)化了照明單元設(shè)備結(jié)構(gòu)，建立了實(shí)驗(yàn)室線掃描采圖方法，同時(shí)有效消除礦石圖像的陰影區(qū)，突出礦石顆粒的邊緣形狀，為礦石圖像采集提供了多種類型的光照環(huán)境，可根據(jù)需要設(shè)置不同的光源，能在實(shí)驗(yàn)室內(nèi)同時(shí)完成對(duì)多塊運(yùn)動(dòng)中礦石的圖像采集工作，實(shí)現(xiàn)實(shí)驗(yàn)室內(nèi)礦石圖像的批量采集，模擬工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)批量分選作業(yè)時(shí)的圖像采集過程；

16、(3)本發(fā)明所述圖像采集單元內(nèi)部集成的高速線陣圖像傳感器內(nèi)嵌了平場(chǎng)校正、白平衡調(diào)節(jié)等多種圖像處理算法，首次用于實(shí)驗(yàn)室內(nèi)的小型試驗(yàn)機(jī)配合tktool、ikapcviewer軟件優(yōu)化礦石圖像，實(shí)時(shí)調(diào)節(jié)礦石圖像特征，提高礦石與脈石的清晰度與對(duì)比度；

17、(4)所得礦石圖像的特征與工業(yè)中礦石圖像特征一致，可用于制作礦石圖像識(shí)別模型的原始數(shù)據(jù)集，確定分選策略，建立圖像色選的分選識(shí)別模型，為工業(yè)中建立礦、廢識(shí)別方法，開發(fā)圖像色選新設(shè)備提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。

18、總之，本發(fā)明可在實(shí)驗(yàn)室中模擬工業(yè)生產(chǎn)中礦石批量分選時(shí)的圖像采集過程，并獲得礦石與脈石清晰、準(zhǔn)確的圖像，為實(shí)驗(yàn)室研究礦石圖像色選技術(shù)，采集礦石圖像樣本提供設(shè)備與技術(shù)支持。