[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

说明书

本发明公开了一种基于毫米波成像和光学图像的煤矸石识别方法、计算机装置和存储介质，煤矸石识别方法包括对煤矿石进行毫米波成像，获得毫米波数据，对毫米波数据进行三维重建，获得三维图像，从三维图像中提取出二维图像，根据二维图像中的像素值分布，识别出煤矿石的成分等步骤。本发明能够通过二维图像的像素点的幅度展示煤矿石中的煤矸石成分和煤炭成分；由于是利用了煤炭成分和煤矸石成分的电磁散射特性实现高效准确的识别，因此受光照等环境因素的干扰程度低，而且毫米波属于非电离辐射，不会对人体健康产生损害，避免对煤矿石进行化学试验，污染程度低，对环境友好。本发明广泛应用于图像处理技术领域。

技术领域

本发明涉及图像处理技术领域，尤其是一种基于毫米波成像和光学图像的煤矸石识别方法、计算机装置和存储介质。

背景技术

在开采的原始煤矿石中常常含有一定量的煤矸石，其主要成分是Al2O3、SiO2、S以及其它重金属，煤炭与煤矸石的混合物在燃烧过程中会释放有害物质，污染环境，因此，煤炭与煤矸石的区分对于提高煤炭质量与燃烧效率、预防大气污染与保护环境等方面都具有重要意义。

现有的煤矸石识别技术一直面临着一些技术难题。例如，采用人工分拣的方式需要高昂的人力成本；诸如X射线、γ射线、激光射线等射线投射技术中的射线属于电离辐射，会损害工作人员的健康；湿法选煤是目前广泛使用的煤矸石识别技术之一，但需要消耗大量的水资源，且产生的污水等废弃物会对环境造成污染。综上所述，传统煤矸石识别方法难以同时满足高效、准确、安全、环保的需求。

发明内容

针对上述难以高效、准确、安全、环保地识别煤矿石中的煤矸石等至少一个技术问题，本发明的目的在于提供一种基于毫米波成像和光学图像的煤矸石识别方法、计算机装置和存储介质。

一方面，本发明实施例包括一种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；

获得煤矿石的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。

进一步地，所述对煤矿石进行毫米波成像，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。

进一步地，所述毫米波信号是线性调频信号。

进一步地，所述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。

对所述三维图像，在距离维取最大值，获得所述二维图像；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。