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专利号: 2023108968749
申请人: 山东科技大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
更新日期:2025-10-27
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种基于矿井排粉图像识别的钻孔防卡方法,其特征在于,所述方法包括:获取设置于防卡装置上的摄像装置组上传的排粉图像;其中,所述排粉图像包括煤粉源图像与第一目标图像集合;

对所述排粉图像进行网格划分,并基于各网格内煤粉的数量,确定出所述排粉图像对应的煤粉数字信息;

基于所述煤粉数字信息,将不符合预设相似度条件的目标图像进行剔除,以得到第二目标图像集合;

通过粗配准的HOG特征检测算法,对所述第二目标图像集合中的排粉图像进行边缘描述,以基于煤粉特征点的边缘相似度确定出参考排粉图像;

基于所述参考排粉图像与预置煤粉体积变化率函数,确定出煤粉体积变化率,并基于所述煤粉体积变化率确定出钻孔卡钻率,以基于所述钻孔卡钻率启动不同的防卡措施。

2.根据权利要求1所述的一种基于矿井排粉图像识别的钻孔防卡方法,其特征在于,所述基于所述参考排粉图像与预置煤粉体积变化率函数,确定出煤粉体积变化率,具体包括:基于所述参考排粉图像确定出煤粉信息;

基于所述煤粉信息与预置煤粉体积变化率函数

确定出煤粉体积变化率;其中, 为煤粉体积变化率, 为煤粉体积变化量,是修正系数,表示两个摄像装置之间的水平距离, 表示煤粉途径两摄像装置的运动时间,为钻机进给速度,n为摄像装置识别到的煤粉数量,是煤粉的空隙率, 为钻杆径向的单颗煤粉的横截面积,S为钻杆径向的排粉口煤粉堆积物的横截面积。

3.根据权利要求1所述的一种基于矿井排粉图像识别的钻孔防卡方法,其特征在于,所述基于所述煤粉体积变化率确定出钻孔卡钻率,具体包括:基于函数

确定出钻孔卡钻率;

其中,P为钻孔卡钻率; 为煤粉体积变化率;所述钻孔卡钻率与所述煤粉体积变化率成反比关系。

4.根据权利要求1所述的一种基于矿井排粉图像识别的钻孔防卡方法,其特征在于,所述对所述排粉图像进行网格划分,并基于各网格内煤粉的数量,确定出所述排粉图像对应的煤粉数字信息,具体包括:通过类间方差公式计算方差最大时的阈值,将所述排粉图像划分成最优二值化图像;

采用四叉树均匀化法,对所述排粉图像进行网格划分;

确定出网格交界处的煤粉特征点,并根据所述煤粉特征点在不同网格中的占比进行分配;

基于各个网格中的煤粉数量,将每个网格内的煤粉进行量化,以确定出所述排粉图像对应的煤粉数字信息。

5.根据权利要求1所述的一种基于矿井排粉图像识别的钻孔防卡方法,其特征在于,所述基于所述煤粉数字信息,将不符合预设相似度条件的目标图像进行剔除,以得到第二目标图像集合,具体包括:确定出所述煤粉源图像与第一目标图像中,相同位置的单元格分别对应的煤粉数字信息;

基于所述相同位置的单元格分别对应的煤粉数字信息,确定出所述煤粉源图像与所述第一目标图像之间各个网格分别对应的相似度;

将所述各个网格分别对应的相似度进行求和,以得到所述煤粉源图像与所述第一目标图像之间的相似度;

将不符合预设相似度条件的所述第一目标图像进行剔除,以得到第二目标图像集合。

6.根据权利要求1所述的一种基于矿井排粉图像识别的钻孔防卡方法,其特征在于,所述通过粗配准的HOG特征检测算法,对所述第二目标图像集合中的排粉图像进行边缘描述,具体包括:在所述煤粉源图像选取若干个随机数据点,构建第一数据点集合;

在所述第二目标图像集合的图像中,选取相同数量的随机数据点,构建第二数据点集合;

基于最小二乘法、所述第一数据点集合与所述第二数据点集合,计算出所述煤粉源图像与所述第二目标图像集合的图像之间的旋转平移变换矩阵;

基于所述旋转平移变换矩阵与所述第二数据点集合,确定距离小于预设距离阈值的数据点,以构建一致性点集合,并通过所述一致性点集合确定对应的变换矩阵;

在所述煤粉源图像与所述第二目标图像集合的图像中,选取若干对煤粉特征点,基于所述煤粉特征点的像素梯度的大小和方向,对所述第二目标图像集合中的排粉图像进行边缘描述。

7.根据权利要求6所述的一种基于矿井排粉图像识别的钻孔防卡方法,其特征在于,所述基于所述煤粉特征点的像素梯度的大小和方向,对所述第二目标图像集合中的排粉图像进行边缘描述,具体包括:基于预置煤粉检测单元,对煤粉特征点进行图像检测,以确定出所述预置煤粉检测单元中特征像素分别对应的像素梯度的大小和方向;其中,所述预置煤粉检测单元为预设像素数量的规则单元;

基于所述像素梯度的大小和方向,构建每个预置煤粉检测单元分别对应的柱状图,并将所述柱状图收集到HOG描述符中;

通过所述HOG描述符训练SVM,以检测排粉图像的煤粉边缘信息,以根据煤粉特征点的边缘相似性确定出所述排粉图像的相似度。

8.根据权利要求1所述的一种基于矿井排粉图像识别的钻孔防卡方法,其特征在于,所述基于所述钻孔卡钻率启动不同的防卡措施,具体包括:将所述钻孔卡钻率与预置防卡措施启动表进行比对;

在所述钻孔卡钻率处于预置一级告警级别的情况下,发出一级告警,并将钻机给进速度进行降低;

在所述钻孔卡钻率处于预置二级告警级别的情况下,发出二级告警,并将钻机回转速度与给进速度同时进行降低;

在所述钻孔卡钻率处于预置三级告警级别的情况下,发出三级告警,控制钻杆反向回转并退出钻杆。

9.一种基于矿井排粉图像识别的钻孔防卡设备,其特征在于,该设备包括用于存储计算机程序指令的存储器和用于执行程序指令的处理器,其中,当该计算机程序指令被该处理器执行时,触发该设备执行权利要求1‑8中的任一项所述的方法。

10.一种非易失性计算机存储介质,存储有计算机可执行指令,其特征在于,所述计算机可执行指令能够执行权利要求1‑8任一项所述的方法。