基于单视影像的相似材料模型位移监测研究

目前,相似材料模拟实验中,模型位移监测的自动化程度低且精度较差。针对这个问题,提出一种基于单视影像的相似材料模型位移监测方法。首先,利用严格的畸变校正模型对普通数码相机采集的模型影像进行校正;然后,提出一种基于阈值分割和局部边缘检测的最小二乘椭圆圆心检测方法对模型标志点中心精确提取;最后,基于直接线性变换模型对标志点进行坐标空间转换,并引入Ceres-solver解算器对转换参数进行平差优化,得到精确的标志点物方坐标及其形变量。实验结果表明,该方法可以实现对相似材料模型标志点的高效、精确提取,与近景摄影测量结果相比,X,Y向点位测量中误差均为0.5mm左右,解算形变场与实际观测情况一致,满足矿山开采相似模拟研究中地表及岩层内部位移监测的要求。     

相似材料试验模型破坏区面扫描数据提取研究

针对传统的相似材料试验观测方法无法有效地获取模型破坏区域信息的问题,将工业测量技术引入相似材料试验观测,利用面扫描系统获取模型表面的点云数据,针对模型点云数据的特征,提出一种点云边界提取方法。该方法首先利用扫描线法提取裂缝边界点,然后利用最小距离法连接各边界,最后通过判断点云密度和边界闭合情况剔除标志点边界。对模型观测数据进行提取试验,结果表明：除了少数被标志点覆盖和破裂十分严重的边界以外,该方法能够较好地从相似材料模型点云数据中提取出非连续破坏区域边界,提取结果可应用于开采沉陷研究中。     

相似材料模型破裂边界提取研究

为了研究相似材料模型破裂区域边界的提取方法,将工业测量技术引入相似材料模型观测,利用面扫描系统获取模型表面的点云数据,针对模型点云数据的特征,首先利用圆形邻域法和扫描线法提取裂缝边界点,然后,利用全局拼接点坐标剔除标志点边界;最后,使用最近距离法将属于同一边界的断点连接起来。对模型观测数据进行提取实验,结果表明:除了少数被标志点覆盖和破裂十分严重的边界以外,该方法能够较好地从相似材料模型点云数据中提取出非连续破坏区域边界,提取结果可应用于开采沉陷研究当中。     

基于图像识别的矿山相似材料试验模型变形信息提取

相似材料模型试验是研究矿山开采沉陷及损害的重要手段，试验中获取高精度的模型变形信息至关重要，现有的多种模型变形测量方法在数据采集精度和效率方面仍存在一定的局限性。以陕北某矿的多煤层循环开采与充填开采为模型开展相似材料模拟试验，利用非量测相机近距离拍摄模型得到高分辨率的序列图像，通过图像畸变纠正、自动拼接及特征识别，高精度获取相似材料模型的变形量。首先分析模型测点标志和相机参数对变形测量精度的影响，确定最佳的模型拍摄方案，即使用非量测相机距离模型1.5～2.0 m处进行正射拍照，形成横向重叠度大于55%，竖向重叠度大于30%的图像序列；进一步利用双线性插值方法对所得到的图像进行畸变校正处理，运用全自动稳健的图像拼接算法，使用Harris角点检测算子进行特征点提取，利用RANSAC算法对伪匹配点进行分类处理，通过颜色插值法对接边处进行颜色过渡与平滑等一系列自动处理，从而对图像序列进行拼接，所生成的模型全景图像分辨率较常规的固定相机姿态一次拍摄模型全景的图像提高约10倍。图像处理过程中以测点标志为训练网络，基于Faster R-CNN算法加入置信度，通过选取合适的滑动模板进行区域分析，显著提...     

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。     

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。     

基于Retinex的X光钢丝绳芯输送带图像校正和增强方法研究

在矿用钢丝绳芯输送带X光图像采集过程中,由于点光源到线阵探测器的各像素点的距离不同,以及每一像素点的物理特性存在差异,造成图像不均匀。采用Butterworth低通滤波器对X光图像滤波,经过去噪、平滑处理,得到去除噪声后的图像;结合Retinex理论建立了基于基函数的不均匀光照背景估计模型,利用该模型对去除噪声后的图像灰度校正,得到校正后的图像;利用拉伸图像对比度的方法增强校正后的图像对比度,从而去除原始图像的不均匀光照的影响,得到增强后的图像。试验结果表明,该算法能有效校正不均匀X光图像,提高了图像对比度,为进一步矿用输送带的检测和图像处理奠定了基础。     

基于特征点的煤矿图像拼接技术的研究

将图像拼接技术引入到煤矿领域。结合煤矿井下环境的特点,提出了一种稳健的基于曲率尺度空间的拼接(CSSM)算法。该算法使用改进后的自适应阈值CSS角点检测算法提取特征点,利用相似测度NCC提取初始特征点对,并通过RANSAC删除伪匹配对,达到精确匹配,通过渐入渐出融合法实现无缝拼接。     

基于YOLO v3的煤岩钻孔图像裂隙智能识别方法

提出一种基于YOLO v3的深度卷积神经网络检测识别数字钻孔图像裂隙自动识别方法。首先详细阐述了新版本YOLO v3目标检测原理,然后选取煤矿井下钻孔图像在VOC 2007上制作数据集,采用Darknet-53的网络结构进行训练。试验结果表明基于的YOLO v3的钻孔图像裂隙检测方法可以快速准确识别,为围岩裂隙机器的视觉识别提供了新技术支持。     

采场覆岩“三带”演化特性的相似模拟实验及分析

基于相似原理,对覆岩采动裂隙发育特征进行相似材料模拟实验分析,通过研究采场覆岩裂隙的测点层位下沉量、裂隙密度及离层率,分析了覆岩"三带"的高度;利用钻孔探测仪实测垮落带高度,对相似模拟实验结果进行验证。根据理论分析及这两种方法得出的结果可以确定"三带"的高度范围,为优化设计高抽巷布置层位和高位钻孔设计参数提供依据。     

近景摄影测量技术在非开挖岩体裂隙发育特征研究中的应用

岩体裂隙结构的准确获取分析对于生态脆弱区非开挖钻遇岩体的稳定性分析有重要意义。本文基于近景摄影测量技术,通过PhotoModeler Scanner软件对多方位岩体图像特征点畸变处理、杂点剔除,实现密集点云三维信息准确提取,进而建立三角网格、依据三角网建立密集曲面,最后通过数据的可视化对曲面进行渲染,实现岩体的三维建模。建立的三维模型裂隙形态与原裂隙趋于一致,可实现对于裂隙长度、平均宽度、面积等参数的无损拾取与观察,将获取裂隙信息进行对比,结果与直观反映的岩体裂隙发育程度一致。     

普通数码相机测定相似材料实验模型位移方法

针对现有相似材料模型实验位移观测方法存在的局限性,提出采用普通数码相机进行模型测点的位移观测方法.在每个测点周围布设独立的控制格网并进行单点数码摄影,在常规数字成图软件中对数码照片进行图像处理,获取控制格网角点和测点标志的图像坐标,通过坐标变换和影像畸变纠正,解算出各测点在独立控制格网中的实际坐标.     

煤矿井下图像拼接的算法研究

研究煤矿井下图像拼接的算法,探讨井下环境光照不均、强噪声的图像拼接问题。用当前流行的四种特征点检测算法,如Moravec算子、Forstner算子、Harris角点检测算法和CSS角点检测算法提取井下图像的特征点,分析得出CSS角点检测算法更适合井下工作环境的结论。用CSS角点检测算法提取待拼接图片特征点,通过归一化互相关系数(NCC)提取特征点匹配对,并通过RANSAC删除伪匹配对,最终实现无缝拼接。     

基于矩阵相似度的探地雷达成果图解译技术

在大量现场解译经验的基础上,发现了雷达成果图与含水量之间的关系,以及不同程度含水情况图像的规律性,基于所有图像都可以用颜色值矩阵表示、矩阵的相似度表示图像相似程度的思想,提出了矩阵相似度判别探地雷达成果图含水程度的方法,运用图像颜色值矩阵提取函数对图像进行了提取,计算了不同类别含水情况的特征矢量中心值,并验证了矩阵相似度在探地雷达成果图解译中的可行性,在实际应用中取得了很好的效果。     

DIC在相似材料模型中的裂隙检测

为定量描述上覆岩层中裂隙的产生及发育,利用数字图像相关技术(DIC)在相似材料模型中进行了裂隙检测。通过定量研究散斑图案质量及DIC计算参数对检测效果的影响,针对模型局部非均匀变形,提出了子区大小选择的双参数阈值法,确定了裂隙检测所用的子区大小,并合理选择子区间距。然后使用数码相机采集1 200 mm×1 000 mm×50 mm(长×高×宽)的二维平面相似材料模型表面的散斑场,获取模型目标图像的应变场和位移场,得出了裂隙产生的位置、张开度和长度等定量特征,并与全站仪同步量测数据进行对照。试验表明,采用子区边长40像素和子区间距10像素的测试参数,得出了该模型3条裂隙的存在及其发育信息,验证了双参数阈值法的可靠性;随着裂隙的逐渐发育,应变局部化带由模糊到清晰,应变曲线分布特征由单峰到双峰,位移曲线逐渐呈阶梯状分布,可从应变场局部化带长度快速估计裂隙发育长度;DIC测量结果与全站仪测量结果的最大相对误差为7.73%。DIC测量系统既能有效地检测裂隙,又能达到较高测量精度。研究结果为进一步应用DIC研究相似材料模型变形提供了试验基础。     

基于结构元的煤显微图像轮廓提取算法

针对煤显微组分结构复杂、提取其显微图像中有效组分轮廓存在较大难度的问题,提出一种基于结构元的轮廓提取算法。该法通过对结构元中架构与尺度的合理设计实现种子点的自动选择,以替代传统算法中种子点的人工选取,然后进行区域生长,再对区域生长后的图像进行形态学处理,最后用8邻域轮廓提取法获取煤显微图像中不同组分的轮廓。实验结果表明,由于结构元的合理选取,算法能够有效去除煤显微图像中的碎屑、黏胶及噪声区域,获取块状显微组分的有效轮廓。实验结果可以为煤显微图像自动分类与识别提供参考。     

DIC在相似材料模型中的裂隙检测

为定量描述上覆岩层中裂隙的产生及发育，利用数字图像相关技术( DIC )在相似材料模型中进行了裂隙检测。通过定量研究散斑图案质量及DIC计算参数对检测效果的影响，针对模型局部非均匀变形，提出了子区大小选择的双参数阈值法，确定了裂隙检测所用的子区大小，并合理选择子区间距。然后使用数码相机采集1 200 mm×1 000 mm×50 mm( 长×高×宽 )的二维平面相似材料模型表面的散斑场，获取模型目标图像的应变场和位移场，得出了裂隙产生的位置、张开度和长度等定量特征，并与全站仪同步量测数据进行对照。试验表明，采用子区边长40像素和子区间距10像素的测试参数，得出了该模型3条裂隙的存在及其发育信息，验证了双参数阈值法的可靠性；随着裂隙的逐渐发育，应变局部化带由模糊到清晰，应变曲线分布特征由单峰到双峰，位移曲线逐渐呈阶梯状分布，可从应变场局部化带长度快速估计裂隙发育长度；DIC测量结果与全站仪测量结果的最大相对误差为7.73%。DIC测量系统既能有效地检测裂隙，又能达到较高测量精度。研究结果为进一步应用DIC研究相似材料模型变形提供了试验基础。     

采动覆岩“三带”高度相似模拟及实证研究

基于采动覆岩破坏、断裂机理及其裂隙分布、发育特性,采用相似材料模拟实验方法,对杜儿坪矿68303工作面采动覆岩"三带"进行了研究;通过分析采空区顶板断裂、离层、下沉、裂隙分布及延伸特性,得出冒落带高度12.5 m,裂隙带高度37.5 m,弯曲下沉带高度大于80 m;采用仰斜钻孔分段注水及钻孔参数分析法现场实测了冒落带、裂隙带高度,与相似模拟实验结果进行了对比,分别相差0.8,2.5 m。表明基于采动覆岩裂隙分布特性的相似模拟实验研究结果合理、可靠,可以作为工作面顶板"三带"高度研究的有效手段。     

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。     

基于Canny算子的浮选气泡形态特征参数提取

浮选过程中微观气泡的形态特征参数对浮选条件实验及机理研究具有重要意义,本文提出了一种基于气泡区域选取及Canny边缘检测的气泡形态特征提取的方法。首先,将拍摄到的浮选气泡图像进行预处理操作,阈值分割后的二值图像与原图像矩阵相乘得到气泡区域图像;然后利用Canny边缘检测提取气泡边缘坐标参数,基于此坐标信息计算出气泡面积、周长、圆心位置等参数,并实现向物理参数的转换。结果表明,此参数提取方法鲁棒性强、精度高,适用于光照不均和噪声干扰等复杂环境下气泡形态特征参数的提取。