[发明专利]基于毫米波成像和光学图像的煤矸石识别方法、装置和存储介质

权利要求书

1.一种基于毫米波成像和光学图像的煤矸石识别方法，其特征在于，所述基于毫米波成像和光学图像的煤矸石识别方法包括：

对煤矿石的目标区域进行毫米波成像，获得毫米波数据；

对所述毫米波数据进行三维重建，获得三维图像，并压缩为二维图像；

获得所述目标区域的光学图像，并提取煤矿石的轮廓；

估计煤矿石的煤炭含量，区分煤炭和煤矸石。

2.根据权利要求1所述的基于毫米波成像和光学图像的煤矸石识别方法，其特征在于，所述对煤矿石的目标区域进行毫米波成像，获得毫米波数据，包括：

设置毫米波天线阵列；所述毫米波天线阵列包括多个自发自收的天线阵元；

控制所述毫米波天线阵列向所述煤矿石发射毫米波信号；

控制所述毫米波天线阵列接收所述煤矿石反射的回波信号；

对所述回波信号进行处理，获得基带信号；

所述基带信号作为所述毫米波数据。

3.根据权利要求2所述的基于毫米波成像和光学图像的煤矸石识别方法，其特征在于，所述毫米波信号是线性调频信号。

4.根据权利要求2所述的基于毫米波成像和光学图像的煤矸石识别方法，其特征在于，所述对所述毫米波数据进行三维重建，获得三维图像，包括：

对所述基带信号进行所述天线阵元的成像孔径的二维傅里叶变换；

将所述二维傅里叶变换的结果与相乘后，进行从非均匀k_y到均匀k_y的插值；其中，e表示自然对数的底，j表示虚数单位，k_y表示所述毫米波信号在垂直于所述毫米波天线阵列所在平面的方向上的波数，R₀表示所述煤矿石的中心点到所述毫米波天线阵列所在平面的距离；

对所述插值的结果进行以所述毫米波信号的波数为参数的三维逆傅里叶变换，获得所述三维图像。

5.根据权利要求1所述的基于毫米波成像和光学图像的煤矸石识别方法，其特征在于，所述从所述三维图像中提取出二维图像，包括：

以平行于所述毫米波天线阵列所在平面的方向，从所述三维图像中提取二维数据，获得所述二维图像；所述二维图像为所述三维图像中距离维最大处的二维数据；所述距离维是垂直于所述毫米波天线阵列所在平面的维度。

6.根据权利要求1所述的基于毫米波成像和光学图像的煤矸石识别方法，其特征在于，所述获得所述目标区域的光学图像，并提取煤矿石的轮廓，包括：

利用光学摄像头获得煤矿石的光学图像；

随机选择起始的种子像素；

计算种子像素与相邻8像素的灰度值之差，合并相同区域的像素；

提取煤矿石的轮廓。

7.根据权利要求1所述的基于毫米波成像和光学图像的煤矸石识别方法，其特征在于，所述估计煤矿石的煤炭含量，区分煤炭和煤矸石，包括：

识别出所述二维图像中的第一区域和第二区域；所述第一区域为所述二维图像中煤矿石轮廓内像素值幅度小于阈值的像素组成的区域，所述第二区域为所述二维图像中煤矿石轮廓内像素值幅度不小于所述阈值的像素组成的区域；

将所述第一区域确定为对应所述煤矿石中由煤炭成分组成的区域；

将所述第二区域确定为对应所述煤矿石中由煤矸石成分组成的区域。

8.根据权利要求7所述的基于毫米波成像和光学图像的煤矸石识别方法，其特征在于，所述估计煤矿石的煤炭含量，区分煤炭和煤矸石，还包括：

计算第一比值和第二比值；所述第一比值为所述第一区域的面积与所述煤矿石轮廓内面积的比值，所述第二比值为所述第二区域的面积与所述煤矿石轮廓内面积的比值；

将所述第一比值确定为所述煤矿石中的煤炭含量；

将所述第二比值确定为所述煤矿石中的煤矸石含量；

将所述煤炭含量大于阈值的煤矿石判定为煤炭；

将所述煤炭含量不大于阈值的煤矿石判定为煤炭。