基于距離約束相似性的煤巖識(shí)別方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種基于距離約束相似性的煤巖識(shí)別方法，屬于煤巖識(shí)別領(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)象為煤或巖石。在煤炭生產(chǎn)過程中，煤 巖識(shí)別技術(shù)可廣泛應(yīng)用于滾筒采煤、掘進(jìn)、放頂煤開采、原煤選矸石等生產(chǎn)環(huán)節(jié)，對(duì)于減少 采掘工作面作業(yè)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 意義。
[0003] 已有多種煤巖識(shí)別方法，如自然Y射線探測(cè)法、雷達(dá)探測(cè)法、應(yīng)力截齒法、紅外探 測(cè)法、有功功率監(jiān)測(cè)法、震動(dòng)檢測(cè)法、聲音檢測(cè)法、粉塵檢測(cè)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(dòng)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(duì) 于不同類型機(jī)械設(shè)備，傳感器的最佳類型和信號(hào)拾取點(diǎn)的選擇存在較大區(qū)別，需要進(jìn)行個(gè) 性化定制，系統(tǒng)的適應(yīng)性差。
[0004] 為解決上述問題，圖像技術(shù)越來越受到重視并研發(fā)了一些基于圖像技術(shù)的煤巖識(shí) 別方法，然而已有方法需要人工精心選擇圖像特征或者圖像特征的組合，這往往需要很大 的努力與償試，然而所得方法并不總是對(duì)因成像條件變化引起的圖像數(shù)據(jù)變化具有具魯棒 性，致使在識(shí)別穩(wěn)定性和識(shí)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(gè)或多個(gè)問題的煤巖識(shí)別方法，以 提高煤巖識(shí)別率和識(shí)別穩(wěn)定性。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006] 因此，本發(fā)明的目的在于提供一種基于距離約束相似性的煤巖識(shí)別方法，該方法 直接面向煤巖識(shí)別任務(wù)，從煤巖數(shù)據(jù)中學(xué)習(xí)能辨別煤巖本質(zhì)相似性的測(cè)度函數(shù)，具有適應(yīng) 煤巖圖像數(shù)據(jù)變化的能力從而使得該方法具有高的識(shí)別穩(wěn)定性和識(shí)別正確率，為自動(dòng)化采 掘、自動(dòng)化放煤、自動(dòng)化選矸等生產(chǎn)過程提供可靠的煤巖識(shí)別信息。
[0007] 根據(jù)一種實(shí)施例形式，提供一種基于距離約束相似性的煤巖識(shí)別方法，包括如下 步驟：
[0008] A.對(duì)每一張煤、巖樣本圖像，以圖像中每個(gè)像素為中心（邊緣像素除外），取NXN 像素大小的圖像塊，將圖像塊內(nèi)的像素按一定順序排列，排序后的像素構(gòu)成N 2維向量，向量 中每個(gè)元素的值為對(duì)應(yīng)像素的灰度值，將每個(gè)向量進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化處理；
[0009] B.用聚類算法分別提取煤、巖樣本圖像的K個(gè)關(guān)鍵字向量，共2K個(gè)關(guān)鍵字向量按 L2范數(shù)大小從小到大標(biāo)記；
[0010] C.將煤、巖樣本圖像中的每張圖像的每個(gè)像素（邊緣像素除外）標(biāo)注為與其最鄰 近的關(guān)鍵字向量的標(biāo)記值，統(tǒng)計(jì)每幅圖中每個(gè)關(guān)鍵字出現(xiàn)的個(gè)數(shù)，用11 ? I li歸一化，得到 每一幅圖像的特征向量；
[0011] D.用次梯度投影方法求解如下優(yōu)化問題：得到L，所述的L使得相同的類更近，不 同類距離d，d在優(yōu)化中求得
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種基于距離約束相似性的煤巖識(shí)別方法，其特征在于包括以下步驟： A. 對(duì)每一張煤、巖樣本圖像，以圖像中每個(gè)像素為中心（邊緣像素除外），取NXN像素 大小的圖像塊，將圖像塊內(nèi)的像素按一定順序排列，排序后的像素構(gòu)成N 2維向量，向量中每 個(gè)元素的值為對(duì)應(yīng)像素的灰度值，將每個(gè)向量進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化處理； B. 用聚類算法分別提取煤、巖樣本圖像的K個(gè)關(guān)鍵字向量，共2K個(gè)關(guān)鍵字向量按1^2范 數(shù)大小從小到大標(biāo)記； C. 將煤、巖樣本圖像中的每張圖像的每個(gè)像素（邊緣像素除外）標(biāo)注為與其最鄰近的 關(guān)鍵字向量的標(biāo)記值，統(tǒng)計(jì)每幅圖中每個(gè)關(guān)鍵字出現(xiàn)的頻率，用11 · 111歸一化，得到每一 幅圖像的特征向量； D. 用次梯度投影方法求解如下優(yōu)化問題：
S表示兩張圖像有相同的標(biāo)簽，D表示兩張圖像有不同的標(biāo)簽；所求的優(yōu)化解L使得相 同的類更近，不同類距離為d，d在優(yōu)化中求得； E. 對(duì)于待識(shí)別的圖像，經(jīng)過步驟A、C處理后得到該圖像的特征X，用x2(LXi，Lx)計(jì)算 和樣本集中每一幅圖像的相似程度，值越小越相似，待識(shí)別的圖像所屬為最相似的類別。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述方法，其特征在于步驟A中圖像塊大小為7X7。
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種基于距離約束相似性的煤巖識(shí)別方法，該方法直接面向煤巖識(shí)別任務(wù)，從煤巖數(shù)據(jù)中學(xué)習(xí)能辨別煤巖本質(zhì)相似性的非線性相似性測(cè)度函數(shù)，具有適應(yīng)煤巖圖像數(shù)據(jù)變化的能力從而使得該方法具有高的識(shí)別穩(wěn)定性和識(shí)別正確率，為自動(dòng)化采掘、自動(dòng)化放煤、自動(dòng)化選矸等生產(chǎn)過程提供可靠的煤巖識(shí)別信息。
【IPC分類】G06K9-62
【公開號(hào)】CN104751193
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201510197810
【發(fā)明人】伍云霞, 孫繼平
【申請(qǐng)人】中國礦業(yè)大學(xué)(北京)
【公開日】2015年7月1日
【申請(qǐng)日】2015年4月24日