基于分数阶微分及灰度和形状的节理裂隙提取

岩石节理裂隙特征及其分布的精确测量和分析对矿山的安全开采及安全维护十分重要，但由于节理裂隙的复杂及岩石表面的粗糙，造成精确快速测量分析困难。虽然近年新引进的图像技术已经越来越多地应用到岩石节理裂隙的测量分析中，但传统的图像算法还是很难提取详细的信息。故此，提出一种基于节理裂隙走向和间距信息的节理裂隙提取分割算法。首先采用自适应分数阶微分算法对岩石节理裂隙图像进行平滑和增强处理，使节理裂隙边界更加清晰，同时去除大量孤立点噪声；然后对灰度图像进行初分割，结合梯度图像和灰度图像的信息提取出部分节理裂隙信息，并尽可能地抑制噪声；接着对初步提取的节理裂隙进行抑制毛刺的骨架提取；最后基于节理裂隙线段的走向和间距信息进行节理裂隙段之间间隙的缝合。实验结果表明，对于岩石节理裂隙明显但含有多噪声的图像，该算法对岩石节理裂隙的提取具有良好的效果，为快速精确地在岩石工程中测量和分析节理裂隙奠定基础。     

矿山岩石节理裂隙检测方法综述

岩石节理裂隙的精确检测是判定矿山开挖稳定性的关键,一般的检测步骤是从原始图像中提取出有效的裂隙信息,通过识别感兴趣区域来获取特征知识,从而完成对图像的理解。首先对矿山岩石节理裂隙的特征进行概括分析;然后对近30 a来岩石节理裂隙检测方法进行分类,系统地介绍了模式识别方法、数学形态学方法和分形学方法的理论依据、优缺点以及研究成果,并对这几种方法进行了分析比较;最后对岩石节理裂隙检测方法的现状及发展趋势进行了总结。     

用简单的概率法预报采场顶板冒落

南非深部金矿采场岩石节理非常发育,对裂隙分布曾作过一些详细调查。调查表明,平行采场工作面形成剪切和拉伸裂隙,采场直接顶板裂隙密集。一般来说,除近似平行于采场工作面的裂隙外,在其他方向上并不存在裂隙。就这种裂隙的产状而言,顶板不可能出现岩石冒落,除非完整岩石也产生破坏,或者有横切上述平行工作面裂隙的天然节理存在,把岩石分割成岩块,很可能形成不稳固的岩块,未支护的顶板面积决定于采场支架的间距。若沿矿体走向裂隙的间距密于沿走向支架的间距,沿倾向节理的间距小于沿倾向支架的间距,则被分割的岩块     

基于CT图像处理技术的岩石损伤特性研究

以岩石材料的CT图像为研究对象，充分利用CT扫描图像资料中的信息，提出了一种CT图像分析方法.首先利用数字图像增强技术实现了CT图像的伪彩色增强，并根据数字图像灰度直方图技术分析岩石损伤演化规律，不仅从视觉上可直观地观察到岩石的损伤演变情况，而且可准确、定量地分析损伤演变过程；然后根据数字图像分割技术提取岩石中的空隙、裂隙和岩体颗粒，获得CT图像的真实细观结构，准确地描述了岩石材料内部介质的空间分布；结合损伤理论定义了以损伤面积作为损伤因子的损伤变量，损伤变量与偏应力间的曲线关系符合岩石损伤演化特性.     

降落岩石骨料图像阈值分割算法

岩石破碎质量可通过对皮带末端降落过程中岩块摄像图像的分析来实现连续监测。因此，摄像图像的处理是该系统的关键问题。为此，研究了一种降落岩石骨料灰度图像的局部阈值二值化算法，该算法重复分割岩石骨料图像直到图像中所有目标分割完毕。目标分割前，在每一次迭代分割过程中计算目标的尺寸、形状以及其灰度变化范围。本算法已应用于在线系统，相关测试结果表明在一定的条件下分割效果较好。     

基于改进CV模型的煤矿井下早期火灾图像分割

煤矿井下早期火灾图像中火焰区域、火焰余辉及非火焰高灰度干扰区域三者的灰度值十分接近,利用传统的Chan-Vese(CV)模型很难将火焰区域精确地提取出来。针对这一问题,提出了一种改进的CV模型以实现煤矿井下早期火灾图像的精确分割。在计算目标和背景区域拟合中心时,引入自适应权值进行加权平均,充分考虑了像素点灰度值与拟合中心的差异,并据此确定该点对拟合中心的贡献度,更加精确地计算目标和背景区域的拟合中心;为了加速模型的演化,引入曲线内外区域像素的中值绝对差,替换模型中的内外区域能量系数,提高模型分割效率。最终达到快速提取早期火灾图像中火焰区域的目的。大量实验结果表明,与现有的Otsu算法、CV模型、引入能量权重的CV模型、引入梯度信息的CV模型以及两种类似提出模型的CV模型相比,利用改进CV模型对煤矿井下早期火灾图像,能取得更好的分割效果,并且满足实时性要求。     

输送带表面图像快速分割技术研究

快速图像处理是基于机器视觉的输送带在线状态监测系统的关键技术。针对输送带表面图像的分割,提出了一种快速阈值分割算法。该算法基于图像的灰度信息,具有简单、实时性好等特点。文章通过用实际图像对快速阈值分割算法与其它几种算法进行了对比,结果验证了该算法的有效性。     

岩石节理粗糙度新指标及新的JRC确定方法

为使二维粗糙度指标能够反映岩石节理形貌的方向特征,同时可以克服采样间距取值对粗糙度指标大小的影响。将岩石节理面划分为一系列连续的长方体微凸体,提出一种确定长方体微凸体计算长度的计算模型。通过平均同一剪切方向上长方体微凸体的计算高度提出了一个新的描述形貌面粗糙度的指标c。指标c是由长方体微凸体2种破坏模式结合一种确定长方体计算长度的模型得到,可以将节理几何特征与剪切强度结合起来,进而将节理粗糙度与节理剪切强度结合起来,这就为考虑剪切方向性的岩石节理剪切强度公式的提出提供可能。粗糙度指标c可以将形貌面客观定量表示,同时具有方向性,即剪切方向不同时对应的c不同。以标准JRC曲线为例,基于图像分割技术提取了标准JRC曲线坐标信息,阐述了粗糙度指标c的计算过程。在某一测量间距下获取的粗糙度指标不足之处是比该测量间距较小的粗糙度将被掩盖,而小尺度的粗糙对于抵抗剪切的贡献不应被忽略。通过计算不同采样间距的粗糙度指标c,发现指标c随着采样间距增大而呈幂函数形式减小,显示具有分形特征。基于分形思想,提出可同时反映节理形貌面各向异性并且不受测量尺度影响的粗糙度评价系统。分析了粗糙度描述系统指标与JRC之间的关系,证明该描述系统指标可与节理剪切强度建立良好的关系。     

岩石CT断层序列图像裂纹三维重建的实现

利用大津阈值法(OSTU法)对微观岩石CT断层图像中的裂隙和孔隙图像进行了分割,得到了二维CT断层图像中孔隙和裂隙分布。在此基础上,利用Marching Cube算法进行了连续CT断层图像的三维重建,实现了岩石加载试验中裂纹萌生阶段的裂纹分布的可视化。对比二维分割图像和三维重建图像,结果表明,三维重建图像能克服二维分割图像只能从片面上反映岩体裂纹分布的局限性,因而能更加直观、真实、准确地反映岩石加载试验过程中裂纹在空间的分布情况。     

裂隙岩体空气间隔装药数值模拟研究

节理裂隙是自然岩体普遍具有的特征,工程实践与研究均表明岩体裂隙对于岩石爆破效果存在显著影响.针对空气间隔装药在裂隙岩体中的应用问题,采用有限元分析方法对不同节理间距条件下垂直节理岩体空气间隔装药爆破进行了数值模拟,分析了不同节理裂隙间距条件下爆破的损伤效果与应力分布情况,探讨了裂隙岩体对空气间隔装药爆破效果的影响作用.     

基于Contourlet变换的模糊聚类和膨胀重构相结合的浮选图像增强方法

针对用分水岭算法分割铅锌矿泡沫图像时标识点难以提取及气泡边界模糊问题,提出了模糊C均值聚类和二值开重构相结合的方法及基于Contourlet变换的泡沫图像增强方法。首先对图像进行聚类,提取出灰度值较大的一类点,对提取出获得的图像用不同的结构元素进行二值开重构操作除掉一些灰度值较大的边缘点和噪声,得到气泡内部高亮点作为标识点。然后对泡沫图像做Contourlet变换提取高频系数,构造自适应增强函数作用于高频系数,利用增强后的高频系数做Contourlet反变换以增强泡沫图像。最后在上面获得的标识图像和增强图像的基础上用分水岭变换对图像进行分割。试验结果表明,该方法能够对气泡边界模糊的铅锌矿图像实行有效分割。     

基于数字摄影测量的结构面、关键块体确定及其三维重构

通过3GSM三维岩体不接触测量技术,对夏甸金矿-615分层水平54902采场进行矿岩体裂隙和结构面数字摄影测量,获取一系列真实反映岩体宏观结构的图像,从中提取节理裂隙和结构面的空间分布信息。在此基础上,利用东北大学自主研发的不稳块体快速识别和分析系统Geo SMA-3D,进行某测点的不稳块体搜索。最终将表征结构面、关键块体形态的数据实体化后集成到虚拟场景之中,实现矿岩体特征的快速识别、确认及真三维展示的功能。     

硬岩台阶控制爆破技术研究

对台阶爆破岩体进行了节理裂隙的调查,采用神经元网络对爆破效果进行了预测,同时应用灰色系统理论对爆破效果影响因素作了详细分析。更主要的是应深入了解岩体的性能特征和赋存条件,并相应地通过试验调整爆破设计。计算结果表明,影响爆破效果的主要因素依次是:岩石纵波波速、平均节理间距、最大节理间距。     

煤矿监控中火灾图像分割方法研究

在分析现有火灾图像分割方法特点的基础上,针对最大类间方差法(Otsu法)对双峰陡峭且双峰相距过远的图像不能精确提取目标的问题,提出一种利用直方图和遗传算法的最大类间方差法的改进方法。研究结果表明,该方法提取目标更精确,且对噪声的抑制能力更强。     

灰度自适应边缘检测在煤矸石分选中的应用

针对煤和矸石灰度的不同,本文介绍了一种基于灰度的自适应边缘检测法,首先对图像进行灰度增强预处理,然后采用迭代算法求出图像分割的最佳阈值,结合形态学的腐蚀算法从而实现图像的精确边缘检测,并给出了仿真实例。与几种经典的边缘检测算子相比较,该算法效果最佳。     

基于噪声检测的矿井视频监控图像投票中值滤波

矿井视频监控由于受到井下光照不均匀、高浓度粉尘、成像器件电压不稳定等因素的影响,导致实时获取的图像对比度不高且含有大量的颗粒状噪声,严重影响对图像的准确判读与分析。为此,对经典中值滤波算法进行了改进,提出了一种融合噪声检测策略与投票统计学原理的改进型中值滤波算法。首先对获取的原始矿井视频监控图像采用双平台直方图均衡化算法(Double platform histogram equalization,DPHE)进行处理,该算法通过对图像各灰度级对应的像素点数目设定2个阈值(平台值)对图像背景信息进行抑制,对图像细节信息进行增强;然后将增强后的图像划分为多个规则图像块,根据各图像块内像素点灰度值的分布特征设计了一种噪声图像块自适应检测方法,若某图像块内的灰度值异常点数目超过一定限值,则该图像块被标记为噪声图像块;最后,对噪声图像块进行投票中值滤波。采用C++语言对所提算法进行了编程,并采用2幅采集于某煤矿井下综采工作面的视频监控图像进行试验,结果表明:所提算法对于不同失真程度的矿井视频监控图像的处理效果优于中值滤波、直方图均衡化等算法,对于最大限度地发挥矿井视频监控系统的作用有一定的参考价值。     

基于数字图像处理技术的岩石峰后CT图像分析

为了分析峰后岩石损伤特征及细观损伤的演化过程,利用MATLAB语言进行编程,将峰后砂岩CT图像处理为256级灰度图像,通过对灰度图像进行拉普拉斯锐化、图像伪彩色增强处理提高图像的视觉效果,为研究峰后岩石破裂过程以及提取CT图像中裂纹等信息提供依据。     

基于边缘检测的焊接RT图像中缺陷分割方法

针对RT焊接图像,提出一种sobel算子与动态的自适应阈值相结合的边缘检测方法,并利用基于奇偶判断的填充算法,准确提取缺陷。对RT焊接图像进行边缘检测分割前,为去除噪声、检测和识别特征更加容易,首先在图像预处理中去除焊缝外背景,并进行了全方位多级组合滤波、局部区域的直方图均衡处理,然后还利用列灰度波形分析划分焊缝内区域。     

基于视觉测量的相似材料模型裂隙检测与定位方法

目前,相似材料模拟实验中,模型裂隙的检测与定位的效率低且精度较差。针对这个问题,提出一种基于视觉测量的相似材料模型裂隙检测定位方法。首先,对图像进行预处理并根据图像噪声特点,提出一种多级连通域滤波方法滤除图像噪声;然后,基于标志点的外观和几何特点,设计一种有效的标志点中心定位和编码点识别方法提取编码点中心坐标;最后,利用严格的畸变校正模型进行像点畸变校正,并以编码点作为控制点,通过直接线性变换得到模型裂隙的实际精确位置。实验结果表明,该方法可以实现对相似材料模型裂隙高效、准确地检测与定位,X,Y方向上,裂隙最高点定位中误差不超过0.920mm,裂隙提取定位结果可以用于矿山开采中岩层破坏及"三带"发育规律等方面的研究。     

关于彩色图像分割算法的研究

主要根据灰度图像的边缘检测算法思想，借助空域微分算子，通过卷积提出了基于边缘的两种彩色图像分割算法。一种是将彩色图像转化为灰度图像，再进行分割处理；另一种是在三基色空间分别进行分割，再加以合成。同时文章采用了迭代阈值设定、区域生长、空间滤波等方法，有效改善了分割结果。