收藏本站
《山东大学》 2010年
收藏 | 手机打开
二维码
手机客户端打开本文

基于图像处理的井下煤尘在线检测技术的研究

张伟  
【摘要】:当井下煤尘达到一定浓度时便有爆炸的危险,同时呼吸性煤尘可以导致煤矿工人的尘肺病,并且煤尘可以缩短井下机械设备的使用寿命,对井下煤尘浓度分类在线精确检测具有重要的意义。现有的煤尘在线检测技术存在测量误差较大、零点容易漂移和测量精度易受环境因素影响等问题。虽然图像处理在检测技术中已有许多成功应用的例子,但目前国内外还没有基于图像处理的井下煤尘在线检测和识别的研究,所以,研究基于图像处理的井下煤尘的检测算法和设计适合井下环境的煤尘在线检测装置有着重要的理论意义和应用价值。 基于图像处理的井下煤尘在线检测的关键在于图像的获取和图像处理算法的有效性。其中,煤尘图像的各种处理算法是整个课题研究的重点和难点。为了能够获取较好的煤尘图像,设计了适合煤矿井下环境的图像采集装置。针对采集到的煤尘图像的特点,结合工程实际,提出了图像预处理、图像分割和目标识别的各种图像处理算法。论文所取得的主要成果如下: (1)为了能够获取较好的煤尘图像,根据煤矿井下的实际环境,结合图像处理的特点,在参考其他基于图像处理的检测装置的基础上,设计出了适合在煤矿井下环境工作的图像采集装置,并对该装置采集到的图像做了全面的分析,为后续图像处理技术和算法打下了基础。从采集的图像表明,设计的装置能够较好的完成井下煤尘图像的采集工作。 (2)针对煤尘图像是在煤尘运动的情况下获取而导致图像会出现目标运动模糊的现象,提出了一种基于Z变换的运动模糊恢复算法。算法提出了一种新的点扩展函数的参数估计方法,利用Radon变换来估计模糊角度,利用改进自相关函数来估计模糊尺度。得到点扩展函数后,再利用Z变换来快速恢复煤尘显微图像。对比实验结果表明该方法取得了较好的复原效果,方法运算时间短,能快速准确的恢复运动模糊的煤尘显微图像。 (3)针对煤尘图像信噪比较低的特点,提出了一种改进的最小均方误差估计(IMMSE)去噪算法。实验发现,采集到的煤尘图像不仅受到高斯噪声的污染,同时还受到了脉冲噪声等其他类型噪声的污染。提出的基于改进的线性最小均方误差估计(IMMSE)的去噪方法对高斯噪声非常有效,但对脉冲噪声效果不是很好,然而针对脉冲噪声来说中值滤波是一种常用而又有效的方法,自适应中值滤波较一般中值滤波可以更好的保留图像的细节。因此,论文把改进的最小均方误差估计(IMMSE)去噪和自适应中值滤波有机结合起来,提出了一种新的去噪算法(简称IMMSE-AM)。将新的去噪方法用于煤尘图像去噪的实验结果表明,提出的去噪方法在计算量较小的情况下获得了较好去噪效果。 (4)针对煤尘颗粒和背景的特点,提出了一种基于改进粒子群算法和模糊熵的分割算法。普通粒子群优化算法存在易陷入局部最优以及过早收敛的缺点,使得该算法难以得到理想的优化效果。提出一种综合Morlet变异和惯性因子自适应的改进粒子群优化算法,将该算法和模糊熵结合应用于图像分割,利用改进粒子群优化算法(IPSO)来搜索使模糊熵最大时的参数值,得到模糊参数的最优组合,进而确定图像的分割阈值。实验结果充分表明该算法对煤尘图像取得较好的分割结果,且计算量较小。 (5)针对煤尘颗粒形状复杂和颗粒之间存在重叠的特点,提出了一种基于凹点提取和椭圆拟合的煤尘识别算法。针对颗粒重叠的物体,通常用寻找重叠颗粒的交点(即凹点)来进行分离,论文在角度法的基础上,结合面积法,提出了一种简单有效的凹点提取方法。对于形状比较复杂的类圆颗粒,常用椭圆拟合的方法来识别。基于直接最小二乘法(DLS)的拟合方法是应用最为广泛的方法,但DLS方法易受孤立点和噪声的影响,少量孤立点就可以使结果有较大变化,鲁棒性比较差。论文提出了一种改进最小二乘法的椭圆拟合方法,改进算法从所有的边缘特征点中随机抽取6个点用直接最小二乘法进行椭圆拟合,测量所有边缘点到这个椭圆的距离,用距离小于设定阈值的点总数做为粒子群的适应值,用提出的差分变异本质粒子群算法来不断更新拟合参数从而找出最优的拟合参数,最后用最优的拟合参数来进行椭圆拟合。将算法应用与煤尘颗粒识别表明该算法具有很好的识别效果。 (6)设计了井下煤尘在线检测检测系统的硬件总体方案和检测算法的软件流程,给出了其中关键技术的解决方案。最后对论文提出的图像处理算法的检测精度、检测速度和检测稳定性进行了实验分析。实验结果表明设计的煤尘检测系统达到了设计指标,完全能够满足井下煤尘的在线检测的要求。 最后对全文进行了总结,并对下一步的研究工作进行了展望。
【学位授予单位】:山东大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2010
【分类号】:TP391.41

手机知网App
【参考文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 潘翔;李超;;基于时间反转处理的空—时逆滤波聚焦研究[J];传感技术学报;2006年06期
2 冯珊珊;陈树越;;基于图像分析的真假药胶囊颗粒识别方法研究[J];传感器与微系统;2008年08期
3 郭旭静;王祖林;侯正信;;乘性噪声消除的全相位分级非下采样Contourlet算法[J];电子测量与仪器学报;2008年02期
4 范九伦;赵凤;;灰度图像的二维Otsu曲线阈值分割法[J];电子学报;2007年04期
5 张磊,潘泉,张洪才,戴冠中;一种子波域滤波算法的改进[J];电子学报;1999年02期
6 王小鹏;郝重阳;樊养余;;基于形态学尺度空间和梯度修正的分水岭分割[J];电子与信息学报;2006年03期
7 李卫东,王连富,刘道文,隋金君;我国煤炭行业粉尘浓度监测技术的现状及发展趋势[J];矿业安全与环保;2005年S1期
8 唐娟;;粉尘浓度在线监测技术的现状及发展趋势[J];矿业安全与环保;2009年05期
9 印勇;赵少敏;;尿沉渣图像的小波变换与二维最大熵阈值分割算法[J];重庆大学学报;2010年04期
10 胡荣泽,赵向荣,刘森英;一种粉末颗粒形状的对称谱法描述[J];粉末冶金工业;1999年01期
中国博士学位论文全文数据库 前4条
1 王清华;光散射法颗粒大小与形状分析[D];南京工业大学;2003年
2 雷开友;粒子群算法及其应用研究[D];西南大学;2006年
3 侯建华;基于小波及其统计特性的图像去噪方法研究[D];华中科技大学;2007年
4 张艳彬;机器油液微流控检测技术研究[D];南京航空航天大学;2007年
中国硕士学位论文全文数据库 前3条
1 潘琪;运动模糊仿真图像的正确生成[D];暨南大学;2005年
2 袁伟;井下煤尘浓度分析系统设计[D];山东大学;2008年
3 张明谦;运动模糊图像的运动参数估计及复原研究[D];电子科技大学;2009年
【共引文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 张杰;张伯虎;赵娟;;监狱嵌入式视频web监控系统智能报警设计[J];安防科技;2006年04期
2 周凤胜;徐兰英;;一等光滑钢材直径高速测试技术研究[J];安徽电子信息职业技术学院学报;2008年01期
3 孟昕;周琛琛;郝志廷;;运动模糊图像恢复算法相关研究发展概述[J];安徽电子信息职业技术学院学报;2008年06期
4 张根耀,李竹林,赵宗涛;遮挡情况下运动目标的跟踪[J];安徽大学学报(自然科学版);2003年03期
5 朱卫国;尤亚;余陶;;矿井主通风机变频调速技术研究与应用[J];安徽建筑工业学院学报(自然科学版);2008年05期
6 吕秋霞;张景鸿;;基于神经网络的水果自动分类系统设计[J];安徽农业科学;2009年35期
7 官凤英;范少辉;蔡华利;冯仲科;邓旺华;刘广路;;竹林遥感信息提取方法比较研究[J];安徽农业科学;2010年08期
8 王艳平;冯世杰;;基于计算机视觉技术对杂交水稻裂颖种子的识别研究[J];安徽农业科学;2010年23期
9 樊小利;乡镇煤矿安全技术教育方法的探索[J];安全;2000年05期
10 张王佳;王强;;基于图像型监测技术的剧院火灾实时探测系统[J];安全;2009年06期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 叶乐军;王强;;基于自适应边缘检测的大空间火灾目标监测技术[A];中国职业安全健康协会2007年学术年会论文集[C];2007年
2 王华;邓军;葛岭梅;;矿井瓦斯爆炸的研究现状及发展方向[A];中国职业安全健康协会2009年学术年会论文集[C];2009年
3 施养杭;;小波分析在土木工程中的应用[A];第十二届全国结构工程学术会议论文集第Ⅱ册[C];2003年
4 李宝安;李艳平;;Img-Learning图像处理与模式识别教学实例学习系统[A];OA’2007办公自动化学术研讨会论文集[C];2007年
5 武坚;孙绍何;张峡辉;李相全;王智;;影像替换技术在局部厚云去除中的应用[A];第二届“测绘科学前沿技术论坛”论文精选[C];2008年
6 刘江;苏未曰;;基于人眼视觉特性的图像质量评价方法研究[A];中国地理信息系统协会第四次会员代表大会暨第十一届年会论文集[C];2007年
7 信东;王蜂;张冬磊;汪徐胜;;多尺度小波变换自适应熵权边缘检测方法[A];中国电子学会第十六届信息论学术年会论文集[C];2009年
8 王景中;王媛媛;;离焦模糊图像退化函数的研究[A];Proceedings of 2010 Asia-Pacific Conference on Information Theory (APCIT 2010)[C];2010年
9 马慧彬;石瑞英;牟晓枫;;基于支持向量机的MRI-PET图像融合算法[A];第十二届中国体视学与图像分析学术会议论文集[C];2008年
10 苏宏伟;陈华;;单画幅欠采样图像复原中的插值作用[A];广西计算机学会2006年年会论文集[C];2006年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 杨书召;受限空间煤尘爆炸传播及伤害模型研究[D];河南理工大学;2010年
2 蔡智富;脉压雷达信号的识别与参数估计算法研究[D];哈尔滨工程大学;2010年
3 谭枫;介入式文化算法及其应用研究[D];哈尔滨工程大学;2010年
4 付晓薇;基于量子力学的图像处理方法研究[D];华中科技大学;2010年
5 张永林;车辆道路数值模拟与仿真研究[D];华中科技大学;2010年
6 陈志国;基于群体智能的机器视觉的关键技术研究[D];江南大学;2010年
7 奉小慧;音频噪声环境下唇动信息在语音识别中的应用技术研究[D];华南理工大学;2010年
8 王晓松;复杂背景下树木图像提取研究[D];北京林业大学;2010年
9 乔闹生;PCB自动光学检测的图像检测与处理关键技术研究[D];电子科技大学;2010年
10 黄永林;PCB光电检孔机关键技术研究及其系统实现[D];电子科技大学;2010年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 饶吉来;基于图像处理的型面联接件检测技术研究[D];河南理工大学;2010年
2 周雪梅;基于颜色和形状特征的图像检索技术研究[D];河南理工大学;2010年
3 刘桂珍;颅骨三维重建与信息提取[D];山东科技大学;2010年
4 李亮;韩国车牌定位系统的研究与设计[D];山东科技大学;2010年
5 王捷;数字图像边缘检测方法的若干改进与应用研究[D];浙江理工大学;2010年
6 李华北;基于数字图像技术在土木结构物损伤裂缝检查应用的研究[D];郑州大学;2010年
7 宋李江;指纹图像分割算法的研究[D];郑州大学;2010年
8 孙卫芳;基于JSEG的视频/图像分割技术研究[D];郑州大学;2010年
9 刘肖宇;基于CCD的光学水下声源探测方法研究[D];哈尔滨工程大学;2010年
10 赵开伟;Contourlet变换在图像去噪中的应用研究[D];哈尔滨工程大学;2010年
【二级参考文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 沙菁;侯丽雅;章维一;朱丽;;微流体系统驱动技术的研究进展[J];微纳电子技术;2006年12期
2 赵东杰;周辉;;基于小波去噪的平滑约束最小二乘图像复原法[J];兵工自动化;2005年05期
3 张明谦;李雷;;改进的中值滤波算法[J];兵工自动化;2007年05期
4 赵剡;李东兴;许东;;抑制复原图像振铃波纹的频域循环边界算法[J];北京航空航天大学学报;2006年11期
5 诸琢雄;胡治平;李思滔;;用小角X射线散射法分析纳米微粒的粒度分布[J];材料科学与工程;1993年01期
6 徐如瑜,田贻丽,张海燕;基于光散射的粉尘浓度测量的研究[J];重庆职业技术学院学报;2004年04期
7 陈炳瑞,冯夏庭;压缩搜索空间与速度范围粒子群优化算法[J];东北大学学报;2005年05期
8 梅蓉,姜长生,陈谋;基于遗传算法的二维最小交叉熵的动态图像分割[J];电光与控制;2005年01期
9 徐元进;胡光道;张振飞;;包络线消除法及其在野外光谱分类中的应用[J];地理与地理信息科学;2005年06期
10 刘冲,徐征,陈阳,黎永前,王立鼎;面向典型微流控芯片的流场测速技术研究[J];大连理工大学学报;2004年04期
中国硕士学位论文全文数据库 前3条
1 汪晗;基于进化计算的多目标优化与决策方法研究[D];中国人民解放军国防科学技术大学;2002年
2 张燕妮;离焦模糊图像复原方法的研究[D];大连理工大学;2005年
3 韩超阳;旋转运动模糊图像复原及电子稳像技术研究[D];上海交通大学;2008年
【相似文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 陈跃妤;;图像边缘检测算法概述[J];计算机与信息技术;2011年Z2期
2 黄春艳;李艳玲;薛长松;;灰色理论在图像处理中的应用研究[J];计算机时代;2011年06期
3 吴斌;朱洪岩;肖心通;薛婷;;视觉测量中基于单应性矩阵的平面靶标图像特征提取[J];光电子.激光;2011年08期
4 李春阳;张景元;刘文钊;;基于机器视觉的迷宫机器人道路边缘获取[J];山东理工大学学报(自然科学版);2011年03期
5 赵俊红;;篡改图像边缘模糊操作的被动取证算法[J];华南理工大学学报(自然科学版);2011年07期
6 池金米;;基于图像处理的成衣缝迹外观检测技术研究[J];科技促进发展(应用版);2011年02期
7 余光华;;基于边缘检测的图像分割算法的研究[J];福建电脑;2011年06期
8 柴炜;贾雯杰;;哈夫变换在智能机器人图像处理中的应用[J];企业技术开发;2011年12期
9 赵兆;;Visual C++在数字图像处理中的应用[J];现代计算机(专业版);2011年11期
10 杨浩;陈青;魏厚震;袁海文;刘元泉;;沥青混合料芯样图像自动检测系统的研制[J];电子测量与仪器学报;2011年06期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 项昱晖;江开勇;夏涛;;基于动态域值的鞋帮图像边缘提取方法[A];2005年中国机械工程学会年会第11届全国特种加工学术会议专辑[C];2005年
2 项昱晖;江开勇;夏涛;;基于动态域值的鞋帮图像边缘提取方法[A];2005年中国机械工程学会年会论文集第11届全国特种加工学术会议专辑[C];2005年
3 张雪;;计算机视觉系统中的图像边缘检测方法[A];中国图学新进展2007——第一届中国图学大会暨第十届华东六省一市工程图学学术年会论文集[C];2007年
4 郑蕾;唐飞;郝继飞;;图像边缘检测算法及在巷道分支识别中的应用[A];第十三届全国煤矿自动化学术年会、中国煤炭学会自动化专业委员会学术会议论文集[C];2003年
5 黄雪梅;唐治德;;用改进型Hopfield网络实现图像边缘检测[A];电工理论与新技术学术年会论文集[C];2005年
6 高丙坤;熊云鹏;桑圣洁;;基于LabVIEW的图像边缘检测的算子组合优化研究[A];2007'仪表,自动化及先进集成技术大会论文集(二)[C];2007年
7 杨慧英;杜文斌;张璐;;基于图像边缘不变矩的浇口杯识别方法研究[A];第十一届中国青年信息与管理学者大会论文集[C];2009年
8 张春霞;魏小林;阳德志;王阳;盛宏至;;内旋流流化床内异重颗粒横向扩散系数的试验研究[A];第七届全国实验流体力学学术会议论文集[C];2007年
9 王晓蕾;杨健;;基于图像处理技术的地基云图云量的识别[A];第三届长三角气象科技论坛论文集[C];2006年
10 梁威;沈昱明;;基于改进的Fourier描述子算法的车辆识别[A];第六届全国信息获取与处理学术会议论文集(2)[C];2008年
中国重要报纸全文数据库 前10条
1 ;方正Z910 针对图像处理领域[N];中国计算机报;2002年
2 徐和德;图像处理要适度[N];中国摄影报;2006年
3 苏娟;中国—苏格兰信号图像处理研究院成立[N];中国计算机报;2008年
4 中国矿业大学安全工程学院博士研究生 王和堂 李楠;煤尘爆炸及其防治[N];中国能源报;2010年
5 郑琇文 DigiTimes;台系芯片设计厂硅谷布局数码图像处理为一大重点[N];电子资讯时报;2006年
6 张云;蔡家沟矿难系煤尘爆炸所致[N];山西日报;2004年
7 李烁 沈从乐 吴雪鹭;网络恶搞要注意权利的边界[N];经济参考报;2011年
8 赵江;图像处理类[N];中国计算机报;2001年
9 山东 鲍连科;各大厂家数码相机的图像处理引擎简述[N];电子报;2008年
10 记者 修国华;全高清“蓝光”电视走向市场[N];经济参考报;2008年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 张伟;基于图像处理的井下煤尘在线检测技术的研究[D];山东大学;2010年
2 程光权;基于方向小波图像处理与几何特征保持质量评价研究[D];国防科学技术大学;2010年
3 康牧;图像处理中几个关键算法的研究[D];西安电子科技大学;2009年
4 余庆军;智能图像处理及其在无线多媒体业务中的应用[D];华南理工大学;2004年
5 张旗;基于属性的图像分类研究[D];大连海事大学;2005年
6 王朝阳;微米云纹法及其相关的超高频制栅与数字化图像处理技术[D];清华大学;1999年
7 倪超;定量化多巴酚丁胺超声心动图负荷试验的临床研究[D];中国协和医科大学;1995年
8 张东梅;车载平台变形测量技术的研究[D];中国科学院研究生院(长春光学精密机械与物理研究所);2006年
9 刘斌;微小三维尺寸自动光学检测系统的关键技术研究[D];天津大学;2010年
10 王保平;基于模糊技术的图像处理方法研究[D];西安电子科技大学;2004年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 梅振荣;基于端面图像处理的原木径级识别算法研究与实现[D];东北林业大学;2011年
2 万妮;基于数字图像处理的材料微结构演化实验研究[D];南昌大学;2007年
3 连静;基于多尺度融合的图像边缘检测[D];吉林大学;2005年
4 姚进;基于数学形态学的图像边缘检测研究[D];山东师范大学;2005年
5 方涛;基于灰色系统理论和数学形态学的图象处理[D];吉林大学;2007年
6 薛亮;基于混合核函数的最小二乘支持向量机方法在图像边缘检测的应用研究[D];新疆大学;2008年
7 林盛;交通信息处理系统的研究和实现[D];电子科技大学;2010年
8 任勇;一种新型成像系统的研究[D];中国科学技术大学;2010年
9 曾艳霞;混凝土裂缝特征信息识别研究[D];中南大学;2011年
10 王晓玲;基于PC平台实现眼科B超图像的实时传输、解码和处理[D];中国协和医科大学;2010年
 快捷付款方式  订购知网充值卡  订购热线  帮助中心
  • 400-819-9993
  • 010-62791813
  • 010-62985026