CN110414341A - 一种基于无人机技术的露天矿爆堆测量统计方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种基于无人机技术的露天矿爆堆测量统计方法，包括以下步骤：A、对爆堆现场按一定面积进行区域划分，所划分的区域尽量保持在同一水平面，并用一定宽度的白线圈定标记，在各个区域内均放置一个相同的参照物；B、利用升降式无人机对划分的区域进行多次拍摄，将所拍摄的图片进行裁剪、拼接，获得各个区域的全景图；C、将各个区域的图片分别导入matlab中，结合图像处理技术编写相关程序，计算出各个区域的块度大小及数量，综合所有区域图片，完成整个爆堆的测量统计。本发明方法简单易行，较之前的爆堆测量统计方法有着更高的准确度，适用于露天矿台阶松动爆破控制，同时可为进一步优化爆破参数提供依据。
Description
技术领域
本发明涉及露天矿爆破块度识别测量统计技术领域，具体为一种基于无人机技术的露天矿爆堆测量统计方法。
背景技术
爆破松动开采是露天煤矿高效开采的重要方式之一，爆破后的块度尺寸则是评价爆破效果及进一步优化爆破参数的一项重要指标。所有的爆堆块度分布测试方法可以分成两大类。一类是直接测量方法，一类是间接测量方法。所谓直接测量方法是指对煤岩堆本身或煤岩试样的测试。如筛分方法和统计二次爆破煤岩块数量等。间接方法的特点是在不影响生产的情况下，采用某种方式把信息计录下来，然后在其它地点进行块度分析。例如测量相关数据、摄影测量和分形测试法等方法。
现目前的测量方法主要存在以下问题：
(1)台阶松动爆破爆堆具有沿走向分布长、爆堆体积大、块度分布不均匀和爆堆表面不规整的特点。使用人工直接测量统计费时费力，不仅测量工作危险性高，而且测量结果也存在着很大的误差。
(2)目前存在的间接测量方法是先通过人工拍摄图片，然后在室内进行爆堆测量统计。但是爆堆区域面积较大，人工拍摄时间较长，且难以保证参照物合理性标记要求，有的甚至没有参照物。此外，人工拍摄很难保证拍摄时相机时刻与拍摄区域垂直，且高度保持不变，使得局部爆堆尺寸投影缩放比例不一致。
(3)图片处理时，有些软件勾勒边缘时单纯依靠图像处理，出现大量的伪点。此外，很多软件只进行了一次识别便给出了爆堆测量统计结果，未曾对比实际拍摄图片。种种原因使得爆堆测量统计结果准确性较低。
发明内容
本发明的目的在于提供一种基于无人机技术的露天矿爆堆测量统计方法，以解决上述背景技术中提出的问题。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种基于无人机技术的露天矿爆堆测量统计方法,包括以下步骤：
A、对爆堆现场按一定面积进行区域划分，所划分的区域尽量保持在同一水平面，并用一定宽度的白线圈定标记，在各个区域内均放置一个相同的参照物；
B、利用升降式无人机对划分的区域进行多次拍摄，将所拍摄的图片进行裁剪、拼接，获得各个区域的全景图；
C、将各个区域的图片分别导入matlab中，结合图像处理技术编写相关程序，计算出各个区域的块度大小及数量，综合所有区域图片，完成整个爆堆的测量统计。
优选的，所述步骤C具体操作如下：
a、将现场图片导入matlab，对图像进行自适应灰度调节、直方图均衡化、灰度处理及滤波消燥操作；
b、确定岩块边界线，并对图像进行二值化，利用相应函数去除图中的杂点信息；
c、以参照物尺寸作为标准，获取拍摄范围内爆破块度分布特征，完成首次识别；
d、将处理图像与原始拍摄图像进行对比，对识别不清楚的部分进行二次识别，完成该部分的块度测量；
e、将首次识别与二次识别结果进行综合，获得整个图像拾取区域的块度分布特征；
f、综合所有图片块度测量，完成整个爆堆的测量统计。
优选的，所述无人机拍摄时，高精度摄像机垂直于爆堆水平面拍摄，且在拍摄同一区域时，无人机飞行高度保持一致。
优选的，所述无人机配套的高精度摄像机仰角范围在0°—45°。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
(1)本发明使用无人机技术对爆堆进行图片拾取，减少了人工误差，同时提高了工作人员作业安全性。
(2)本发明采用无人机技术大大缩短了拍摄时间，且拍摄清晰度更高，不受爆堆区域位置限制，大大提高整个爆堆测量统计效率。
(3)本发明相较于传统爆堆测量统计方法，本发明设置了参照物，并进行了二次识别，大大提高了爆堆测量统计的精确性。
(4)本发明对爆破效果可以进行准确的评价，为进一步优化爆破参数提供依据。
附图说明
图1为爆堆现场一个区域拾取的图片；
图2为本发明实现的图片增强图；
图3为本发明实现确定的岩块边界图；
图4为本发明实现的二值化后图像；
图5为本发明实现的岩块识别结果图；
图6为本发明实现的二次识别结果图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
本发明提供一种技术方案：一种基于无人机技术的露天矿爆堆测量统计方法，具体步骤如下：
A、对爆堆现场按一定面积进行区域划分，所划分的区域尽量保持在同一水平面，并用一定宽度的白线圈定标记，在各个区域内均放置一个相同的参照物，本次实例选取矿用安全帽作为参照物；
B、利用升降式无人机分别对每个划分的区域进行5-8次拍摄，每一次拍摄时，高精度摄像机都垂直于划分的爆破区域，且拍摄高度保持不变，确保拍摄图片涵盖了该区域所有圈定的白线，将所拍摄的图片进行裁剪、拼接，获得各个区域的全景图，选用的无人机能够承受拍摄区域最大风力、最高和最低温度，所配套的高精度摄像机仰角范围在0°—45°；
C、运用imread函数将现场图片导入matlab，参考图1。运用imadjust函数增强图像的灰度，histeq函数将图像直方图均衡化，并运用medfilt2函数对图像进行中值滤波，去除图中的噪音和黑点，增强后的图像参考图2；
D、使用渐变幅度作为分割函数，利用Sobel边缘隐藏、Imfilter函数和一些简单的算法来计算梯度幅值。得到的岩块分界线参考图3。运用以上得到的岩块边界线对图像中岩块进行分离，然后运用im2bw函数将灰度图像变换为二值化图像，并运用bwareaopen函数去除图中的小瑕疵，参考图4；
E、以参照物尺寸作为标准，对图像中的岩块尺寸进行标定。运用bwconncomp函数对图像中的连通区域进行识别，识别后的图像参考图5，图中标有六角星的即为安全帽。完成首次识别；
F、将处理图像与原始拍摄图像进行对比，对识别不清楚的部分进行二次识别，完成该部分的块度测量，参考图6；
G、将首次识别与二次识别结果进行综合，运用regionprops函数对连通区域的属性进行统计，然后用bar函数完成爆堆测量统计。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
(1)本发明使用无人机技术对爆堆进行图片拾取，减少了人工误差，同时提高了工作人员作业安全性。
(2)本发明采用无人机技术大大缩短了拍摄时间，且拍摄清晰度更高，不受爆堆区域位置限制，大大提高整个爆堆测量统计效率。
(3)本发明相较于传统爆堆测量统计方法，本发明设置了参照物，并进行了二次识别，大大提高了爆堆测量统计的精确性。
(4)本发明对爆破效果可以进行准确的评价，为进一步优化爆破参数提供依据。
对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。
Claims (4)
1.一种基于无人机技术的露天矿爆堆测量统计方法,其特征在于：包括以下步骤：
A、对爆堆现场按一定面积进行区域划分，所划分的区域尽量保持在同一水平面，并用一定宽度的白线圈定标记，在各个区域内均放置一个相同的参照物；
B、利用升降式无人机对划分的区域进行多次拍摄，将所拍摄的图片进行裁剪、拼接，获得各个区域的全景图；
C、将各个区域的图片分别导入matlab中，结合图像处理技术编写相关程序，计算出各个区域的块度大小及数量，综合所有区域图片，完成整个爆堆的测量统计。
2.根据权利要求1所述的一种基于无人机技术的露天矿爆堆测量统计方法，其特征在于：所述步骤C具体操作如下：
a、将现场图片导入matlab，对图像进行自适应灰度调节、直方图均衡化、灰度处理及滤波消燥操作；
b、确定岩块边界线，并对图像进行二值化，利用相应函数去除图中的杂点信息；
c、以参照物尺寸作为标准，获取拍摄范围内爆破块度分布特征，完成首次识别；
d、将处理图像与原始拍摄图像进行对比，对识别不清楚的部分进行二次识别，完成该部分的块度测量；
e、将首次识别与二次识别结果进行综合，获得整个图像拾取区域的块度分布特征；
f、综合所有图片块度测量，完成整个爆堆的测量统计。
3.根据权利要求1所述的一种基于无人机技术的露天矿爆堆测量统计方法，其特征在于：所述无人机拍摄时，高精度摄像机垂直于爆堆水平面拍摄，且在拍摄同一区域时，无人机飞行高度保持一致。
4.根据权利要求1所述的一种基于无人机技术的露天矿爆堆测量统计方法，其特征在于：所述无人机配套的高精度摄像机仰角范围在0°—45°。
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