基於mpca的銅浮選泡沫圖像局部區域面積測量方法
2023-12-01 22:27:41
基於mpca的銅浮選泡沫圖像局部區域面積測量方法
【專利摘要】本發明公開了一種基於MPCA的銅浮選泡沫圖像局部區域面積測量方法。首先，通過MPCA將三維RGB泡沫圖像展開成二維圖像數據，並將其投影到互不相關的主元空間，然後，在主元空間標記出圖像中的局部黑色水化區域，最後，用負載矢量重構主元圖像，並利用主元空間得分矢量值與主元圖像特徵像素值的關係，確定主元圖像中特徵像素的個數和空間位置，將標記好的局部區域映射到主元圖像，計算出區域大小作為泡沫圖像局部區域光譜特徵。本發明適用於銅浮選生產過程，可用於銅浮選過程生產工況識別模型的建立，對於降低工況誤判率，提高銅精礦品位，實現銅浮選生產操作過程的優化有重要意義。
【專利說明】基於MPCA的銅浮選泡沬圖像局部區域面積測量方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及圖像處理技術和多元統計分析等領域，特別涉及一種基於MPCA的銅浮選泡沫圖像局部區域面積測量方法。
【背景技術】
[0002]浮選是一種應用最為廣泛的的選礦方法，其作用在於將有用礦物從礦石中分離出來。一直以來，選廠的生產操作都是依靠有經驗的工人對浮選泡沫進行肉眼觀察完成的，對泡沫的判斷缺乏客觀標準，使得人工觀測為主的礦物浮選過程難以處於穩定最優運行狀態。採用機器視覺代替人類視覺，利用圖像處理技術從泡沫圖像中提取出最為顯著、有效的視覺特徵，對浮選泡沫進行客觀描述，能為礦物浮選過程實現實時控制與優化提供操作指導。
[0003]浮選泡沫圖像的光譜特徵是指浮選泡沫圖像表面因為帶礦類型和帶礦量的不同，體現在可見光照條件下人類視覺上的顏色差異。通常，提取的浮選泡沫圖像顏色特徵有:灰度均值、RGB均值、標準差、偏斜度、峰度、顏色分量等，也包括如HSV顏色空間的H、S、V值等。但是，這些特徵關注的是整幅圖像的平均信息，忽略了一幅圖像中局部顏色差異，所提取的各種顏色特徵之間的相關性很強。學者J.Kaartinen等認為在浮選泡沫圖像中，含大量礦物的泡沫往往沒有全反射點(即圖像中R、G、B值為(255，255，255))，採用傳統的區域生長分割及像素閾值統計方法，對泡沫圖像中的局部亮點面積進行測量作為泡沫承載率特徵，用於鋅浮選過程監控。
[0004]但是，不同礦物浮選所呈現的泡沫狀態可能完全不一樣，研究發現，銅浮選泡沫圖像中不規則黑色水化區域的面積大小直接反應了浮選性能的好壞，這一特徵還沒有被應用於浮選過程監控。針對這一局部區域大小、形狀無規則，提出一種新的局部區域面積測量方法，只要組成該區域的像素光譜特性相同，這些像素對應的得分矢量關係將完全相同，即在得分矢量強度散點圖中黑色水化區域像素的得分值將重疊或者至少在同一區域。因此，通過多維主元分析(MPCA)計算得分矢量便可以獲得局部區域特徵像素的光譜特性，計算出局部區域的面積大小，並將該圖像特徵應用於浮選過程監控。
【發明內容】
[0005]為克服現有技術中存在的上述技術問題，本發明提供一種基於MPCA的銅浮選泡沫圖像局部區域面積測量方法。
[0006]本發明解決上述技術問題的技術方案是:一種基於MPCA的銅浮選泡沫圖像局部區域面積測量方法，其步驟為:
[0007]I)獲取礦物浮選泡沫原始RGB圖像；將原始RGB圖像表示為由單變量組成的三維數據集合1(ΙΧ1ΧΜ),其中1、J為像素幾何坐標，M為光譜坐標，ι(ΙΧ1ΧΜ)為單變量圖像fM(x, y)在M方向的堆疊；再將所述三維數據集合展開成二維數據矩陣X(NXM)，其中N=I X J，展開後的二維多元圖像矩陣是:Χ(ΙχΛXM= [X1X2...XmJnxm ;對Xnxm進行PCA，將其分解成A (Α≤Μ)個主成分的線性組合:M = KpI+E，其中
【權利要求】
1.一種基於MPCA的銅浮選泡沫圖像局部區域面積測量方法，其步驟為: 1)獲取礦物浮選泡沫原始RGB圖像；將原始RGB圖像表示為由單變量組成的三維數據集合1αχΤχΜ)，其中1、J為像素幾何坐標，M為光譜坐標， (ΙΧ； ΧΜ)為單變量圖像fM(x，y)在M方向的堆疊；再將所述三維數據集合展開成二維數據矩陣X(NXM)，其中N=IXJ,展開後的二維多元圖像矩陣是:X(IXJ) XM=K1X2...XJnxm ;對Xnxm進行PCA，將其分解成A (A≤M)個主成分的線性組合:
2.如權利要求1所述的基於MPCA的銅浮選泡沫圖像局部區域面積測量方法，其特徵在於:步驟2)中，對展開後的矩陣Xnxm構造核矩陣:K=XTX ;並對所述K矩陣進行奇異值特徵分解，得到特徵矢量，即主成分負載矢量pa。
3.如權利要求1所述的基於MPCA的銅浮選泡沫圖像局部區域面積測量方法，其特徵在於:還包括步驟6):統計像素點個數，計算標記區域的面積大小&作為泡沫圖像的局部區域光譜特徵=S1=NXSi,式中N為標記區域的像素點個數,Si為單位像素麵積,然後設定像素閾值δ。
【文檔編號】G01N21/25GK103454225SQ201310281920
【公開日】2013年12月18日 申請日期:2013年7月5日 優先權日:2013年7月5日
【發明者】盧明, 桂衛華, 彭濤, 陽春華 申請人:中南大學