一种图像识别与超声波反射相结合的煤矸识别、分选方法技术

本发明专利技术公开一种图像识别与超声波反射相结合的煤矸识别、分选方法，通过识别数据计算分析中心先设定煤、矸石密度的阈值，再通过运输装置运送的待识别的煤矸原煤，经高速识别探头拍照，将煤矸图像发送给识别数据计算分析中心；识别数据计算分析中心对煤矸的表面特征进行数据采集、建模、存库，经目标检测网络识别煤矸轮廓；煤矸图像经过目标检测网络识别，得到煤块和矸石的运动控制坐标、煤矸所处于目标框的长、宽数据，实现对图像分割，及利用目标检测算法将主体物与背景分离；使用超声波反射进一步的进行类别的识别，从而获取物体的面密度，通过其面密度与识别数据计算分析中心的煤块、矸石数据进行分析，来精准判断煤矸原煤为煤块还是矸石，然后再通过控制系统控制执行系统进行分选。行分选。行分选。

【技术实现步骤摘要】
一种图像识别与超声波反射相结合的煤矸识别、分选方法


[0001]本专利技术涉及矿石分选
，特别涉及一种图像识别与超声波反射相结合的煤矸识别、分选方法。

技术介绍

[0002]从煤矿里开采出来的原煤必然含有矸石，而分选出煤块和矸石是提高原煤质量的必要步骤；目前煤矸分选方法主要是：第一用射线法对煤和矸石所含元素差别，及对能量吸收系数不同进行区分；第二采用光谱探测法，根据煤矸的光谱差异确定其化学组成和相对含量区分煤矸这两种识别方法，再配合机械手来分选识别的煤块或矸石；
[0003]利用射线法和光谱探测法这两种方法，进行煤矿井下皮带传输系统异物识别价格昂贵维护困难，光谱探测又需要发光发热温度较高，对煤矸识别不准确；而射线产生的辐射对人体伤害大，并且机械手在抓取不同规格形状的煤块或矸石时会出现抓取的精度低、力度差，成功率低等问题。

技术实现思路

[0004]针对现有技术存在的问题，本专利技术提供一种图像识别与超声波反射相结合的煤矸识别、分选方法，本专利技术可以广泛应用煤矸识别之外的其它矿物体的识别、分选。
[0005]为了实现上述目的，本专利技术技术方案如下：
[0006]一种图像识别与超声波反射相结合的煤矸识别、分选方法，其具体方法如下：
[0007]通过识别数据计算分析中心先设定煤、矸石密度的阈值，再通过运输装置运送的待识别的煤矸原煤，经高速识别探头拍照，将煤矸图像发送给识别数据计算分析中心；
[0008]识别数据计算分析中心对煤矸的表面特征进行数据采集、建模、存库，经目标检测网络识别煤矸轮廓；
[0009]煤矸图像经过目标检测网络识别，得到煤块和矸石的运动控制坐标、煤矸所处于目标框的长、宽数据，实现对图像分割，及利用目标检测算法将主体物与背景分离；
[0010]使用超声波反射进一步的进行类别的识别，从而获取物体的面密度，通过其面密度与识别数据计算分析中心设定的煤、矸石密度的阈值进行对比分析，来精准判断煤矸为煤块还是矸石，然后再通过控制系统控制执行系统进行分选。
[0011]可选的，该方法还包括：利用超声波反射的计算公式进一步判断该物体是煤块还是矸石，得到的数据传递给识别数据计算分析中心，结合高速识别探头采集的表面特征数据，使得图像识别算法深度学习，能更快更精准的识别出煤块和矸石。
[0012]可选的，所述超声波反射计算公式如下：
[0013]定义超声波反射衰减系数为R
π
，v表示超声波在介质中的反射系数，w表示超声波在介质中的角频率，ρ1表示空气密度，c1表示超声波在空气中的传播速度，ρ
s
表示介质的平均面密度；
[0014]有则有
[0015]可选的，通过测量得到标准件的反射衰减系数为R
π1
，未知介质的反射衰减系数为标准件的称重值为则未知介质的面密度可以用下式求得：
[0016][0017]再根据煤与矸石密度的不同，与识别数据计算分析中心设定的阈值，来区分煤和矸石。
[0018]可选的，目标检测算法包括：首先对数据集进行预处理，针对异物目标背景复杂受煤块干扰大的问题，通过正确标记训练数据同时，采用效果较好的骨干网络并引入不同尺度特征层加权特征融合。
[0019]可选的，所述目标检测算法是将待检测的物体看作一个点，即目标框的中心点，然后通过热点图找出中心并由此回归出目标物体的其他属性，如物体的尺寸信息，姿态信息等。
[0020]可选的，所述目标检测算法的网络结构最终输出的特征映射的分辨率相较于原始图像进行了4倍下采样。
[0021]可选的，所述目标检测算法由三个独立的头部结构组成，分别是中心点预测，中心点偏置和目标框的大小。
[0022]可选的，所述图像识别提供待煤矸的x、y、w、h、confidence；其中，x、 y指的是主体物中心点的坐标，w、h指的是目标框的宽和高，confidence是目标框的置信度。
[0023]可选的，所述通过最小外轮廓提取法，可以知道主体物的长边，短边尺寸，以及主体物与x轴的偏转角度。
[0024]采用本专利技术的技术方案，具有以下有益效果：
[0025]本专利技术通过图像分割得到煤矸的运动坐标和大致形状大小，再使用超声波反射进行类别识别来判定具体为煤块或是矸石，然后再进行分选；这样保证工作人员的身体安全，避免了光谱探测法发光发热带来的安全隐患和射线法带来的辐射伤害，同时克服了机械爪所带来的抓取方式单一、精度差等缺点，具有煤矸识别速度快、精度高、误差小、分选率高等特点。
附图说明
[0026]图1为本专利技术的本专利技术的工作流程示意图；
[0027]图2为本专利技术的图像识别流程图；
[0028]图3为本专利技术的图像识别分析建模示意图；
[0029]图4为本专利技术的现场高速相机摄取煤矸数据采集示意图；
[0030]图5为本专利技术的引导板开启闭合示意图。
具体实施方式
[0031]下面详细描述本专利技术的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本专利技术，而不能理解为对本专利技术的限制。
[0032]在本专利技术的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本专利技术和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本专利技术的限制。
[0033]此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本专利技术的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。
[0034]在本专利技术中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本专利技术中的具体含义。
[0035]在本专利技术中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之
[0036]“下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种图像识别与超声波反射相结合的煤矸识别、分选方法，其特征在于，包括具体方法如下；通过识别数据计算分析中心先设定煤、矸石密度的阈值，再通过运输装置运送的待识别的煤矸原煤，经高速识别探头拍照，将煤矸图像发送给识别数据计算分析中心；识别数据计算分析中心对煤矸的表面特征进行数据采集、建模、存库，经目标检测网络识别煤矸轮廓；煤矸图像经过目标检测网络识别，得到煤块和矸石的运动控制坐标、煤矸所处于目标框的长、宽数据，实现对图像分割，及利用目标检测算法将主体物与背景分离；使用超声波反射进一步的进行类别的识别，从而获取物体的面密度，通过其面密度与识别数据计算分析中心设定的煤、矸石密度的阈值进行对比分析，来精准判断煤矸为煤块还是矸石，然后再通过控制系统控制执行系统进行分选。2.根据权利要求1所述的图像识别与超声波反射相结合的煤矸识别、分选方法，其特征在于，所述该方法还包括：利用超声波反射的计算公式进一步判断该物体是煤块还是矸石；得到的数据传递给识别数据计算分析中心，并结合高速识别探头采集的表面特征数据，使得图像识别算法深度学习，能更快更精准的识别出煤块和矸石。3.根据权利要求2所述的基于图像识别的煤矸识别和分选方法，其特征在于，所述所述超声波反射计算公式如下：定义超声波反射衰减系数为R
π
，v表示超声波在介质中的反射系数，w表示超声波在介质中的角频率，ρ1表示空气密度，c1表示超声波在空气中的传播速度，ρ
s
表示介质的平均面密度；有则有4.根据权利要求3所述的图像识别与超声波反射相结合的煤矸识别、分选方法，其特征在于，通过测量得到标准件的反射衰减系数为R
π1
，未知介...

【专利技术属性】
技术研发人员：戴瑞云，
申请(专利权)人：戴瑞云，
类型：发明
国别省市：