一种烧结矿中复合铁酸钙矿相含量的自动测量方法与流程

本发明涉及烧结矿矿相含量分析技术领域，特别是指一种烧结矿中复合铁酸钙矿相含量的自动测量方法。

背景技术：

复合铁酸钙作为烧结矿中重要粘结相矿物，其含量的多少直接影响烧结矿的强度和烧结矿高炉反应的还原性。

申请号为201510887620.6的发明专利公开了一种基于烧结矿显微图像确定铁酸钙的方法，它利用photoshop软件计算烧结矿中不同矿物的像素数量，以得到烧结矿中铁酸钙的含量。申请号为200610030318.x的发明专利公开了一种烧结矿主要矿物相自动识别方法，该方法基于期望最大化方法，通过对一批烧结矿数字显微图像进行分析得到不同矿相的最优阈值参数，进而计算各矿相面积含量。

通过上述已公开的专利内容可知，通过计算机图像处理技术代替传统人工数点法来计算烧结矿的矿物组成含量已比较广泛，但计算过程中需要大量烧结矿相照片进行迭代，需要专业人员对烧结矿相进行识别后才能进行像素识别，这些因素都会影响烧结矿相识别的准确性。因此，迫切需要一种准确性高的复合铁酸钙矿相含量测量方法。

技术实现要素：

本发明提出一种烧结矿中复合铁酸钙矿相含量的自动测量方法，解决了现有技术中烧结矿矿相含量测量效率低、测量结果不准确的问题。

本发明的技术方案是这样实现的：

一种烧结矿中复合铁酸钙矿相含量的自动测量方法，其方法步骤如下：

(1)将烧结矿颗粒采用环氧树脂进行热镶，然后进行打磨、抛光处理，制成适于偏光显微镜观察矿相的烧结矿样品；

(2)利用数字摄像头采集烧结矿样品的矿相图像；

(3)对所述矿相图像依次进行分段灰度拉升、灰度均衡处理和灰度二值化处理，得到灰度二值化图；

(4)对步骤(3)得到的灰度二值化图中不同矿相边缘进行canny边缘提取，得到利用复合铁酸钙轮廓和边界描述出来的canny边缘特征图，再进行gabor纹理特征提取，将所述canny边缘特征图转化成gabor纹理特征图；

(5)通过灰度二值化图和gabor纹理特征图，得到烧结矿中复合铁酸钙的矿物阈值，经过算法处理后得到烧结矿中复合铁酸钙的含量。

作为优选，所述步骤(3)的具体实现方法如下：

1)灰度拉升

通过公式t＝f(s)对矿相图像中每个像素赋予一个新的灰度值来增强图像视觉效果，其中，s为矿相图像某一位置的灰度值，t为灰度增强后矿相图像同一位置的灰度值；

对于矿相图像灰度动态范围偏窄的区域，采用分段线性变换公式处理，其中b和c是整个映射规则的分段点，通过灰度归一化算法进行处理取值，b＝0，c＝255；

2)灰度均衡处理和灰度二值化处理

对步骤1)得到的矿相图像的灰度直方图进行均衡化处理，设定固定阈值，将矿相图像分为两类，即对矿相图像进行二值化处理，得到灰度二值化图。

作为优选，所述步骤(4)的具体实现方法如下：

1)canny边缘提取

选取高斯函数的一阶导数作为阶跃边缘的次最优检测算子，对所述灰度二值化图进行canny边缘提取，得到canny边缘特征图，然后通过canny边缘特征图把矿相图像中不同矿相的轮廓和边界进行遍历描述；

2)gabor纹理特征提取

在canny边缘特征图的每个像素点上加一个gaussian滤波器，得到gabor纹理特征图。

作为优选，所述步骤(5)的具体实现方法如下：

1)计算烧结矿中复合铁酸钙的矿物阈值

通过对一定数量的矿相图像的灰度二值化图和gabor纹理特征图进行灰度值统计，得到烧结矿中矿物的灰分分布概率，进而得到烧结矿中复合铁酸钙的矿物阈值；具体步骤如下：①利用灰度二值化图分级得到四个组成部分：气泡和裂纹，硅酸盐，磁铁矿和铁酸钙，赤铁矿；②对步骤①中第三个组成部分进行细分，利用gabor纹理特征图区分出磁铁矿和铁酸钙；

2)计算烧结矿中复合铁酸钙的含量

通过复合铁酸钙的矿物阈值得到复合铁酸钙所占的矿相面积，进一步得出复合铁酸钙在烧结矿中所占的矿相百分比。

本发明的有益效果为：

通过本发明所述方法可以在训练完样本后进行自动识别，无需人工进行铁酸钙矿相识别和判断，测量效率更高，测量结果更准确；另外，本发明所述方法能够直接针对复合铁酸钙进行测量，而不是现有技术中单纯针对铁酸钙进行测量，对烧结矿矿相的整体判断更具优势。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明所述实施例中矿相图像的原始图；

图2为本发明所述实施例中矿相图像的灰度拉伸图；

图3为本发明所述实施例中矿相图像的均衡化图；

图4为本发明所述实施例中矿相图像的灰度二值化图；

图5为本发明所述实施例中矿相图像的canny边缘特征图；

图6为本发明所述实施例中矿相图像的gabor纹理特征图；

图7为本发明所述实施例中矿相图像的复合铁酸钙占比图。

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作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。

实施例

一种烧结矿中复合铁酸钙矿相含量的自动测量方法，具体步骤如下：

(1)将烧结矿颗粒采用环氧树脂进行热镶，然后进行打磨、抛光处理，制成适于偏光显微镜观察矿相的烧结矿样品；

(2)利用数字摄像头采集烧结矿样品的矿相图像，如图1所示；

(3)对矿相图像进行分段灰度拉升，得到如图2所示的灰度拉伸图；对灰度拉伸图进行灰度均衡处理得到如图3所示的均衡化图；对均衡化图进行灰度二值化处理，得到如图4所示的灰度二值化图，并记录灰度二值化后矿相图像的灰度值valuel；

(4)对步骤(3)得到的灰度二值化图中不同矿相边缘进行canny边缘提取，得到如图5所示的利用复合铁酸钙轮廓和边界描述出来的canny边缘特征图；对canny边缘特征图进行gabor纹理特征提取，得到如图6所示的gabor纹理特征图，并记录gabor纹理处理后矿相图像的灰度值value2；

(5)对训练样本和检测样本中的烧结矿矿相进行集中算法处理，得到样本数量内不同矿相的灰度阈值values3～8，将valuesl～8按照知识库原则进行分类后，计算得出复合铁酸钙占比为34.8％，如图7所示，图中白色部分代表复合铁酸钙。

通过本发明所述方法可以在训练完样本后进行自动识别，无需人工进行铁酸钙矿相识别和判断，测量效率更高，测量结果更准确；另外，本发明所述方法能够直接针对复合铁酸钙进行测量，而不是现有技术中单纯针对铁酸钙进行测量，对烧结矿矿相的整体判断更具优势。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。