首页 >
论文范文 >
工程工业论文 >
工程综合论文 >
矿业工程论文 >
煤矿地质无人机测绘图像模糊信息增强处理方法
摘要：常规的模糊信息增强处理方法以图像对比度调整为主，高亮区域过度抑制容易导致细节信息丢失，影响图像模糊信息分析效果。因此，设计了煤矿地质无人机测绘图像模糊信息增强处理方法。正射校正煤矿地质测绘图像模糊信息特征，消除由地形起伏、相机姿态等因素导致的图像几何畸变，使图像具有正确的地理坐标和比例尺，确保图像的空间精度和可用性。多尺度分割煤矿地质测绘图像，保留图像中的重要边缘和细节，将图像分割成具有相似特征的对象或区域，避免噪声与模糊信息对图像的影响。配准煤矿地质无人机测绘图像信息，将不同时间、不同视角或不同传感器获取的图像进行空间对准，再通过去模糊算法实现模糊信息的增强处理。通过对比实验，验证了该方法的图像信息增强处理效果更佳。
加入收藏
煤矿地质包括矿井地质､露天矿地质等方面,从煤矿开始开采到结束期间,对于保障煤矿安全､高效开采具有重要作用｡煤矿地质图像能够通过激光雷达､卫星定位等技术,快速获取地质空间信息,并生成数字地图与三维模型,为煤矿开采提供数据支撑｡在图像采集的过程中,受到噪声､光照､成像设备性能限制等影响,图像细节不清晰,边缘模糊,影响后续地质分析效果｡针对此类问题,研发了多种增强处理方法｡
其中基于模糊光照处理的煤矿地质图像模糊信息增强处理方法,利用模糊理论构建了一个线性模糊化函数,通过控制高亮区域并增强低亮区域,有效调整了图像对比度,从而改善了煤矿地质图像的质量[1]｡但是在增强图像对比度的过程中,部分图像的细节信息可能会被牺牲,影响图像质量｡基于多尺度Retinex的煤矿地质图像模糊信息增强处理方法,利用Retinex理论中的多尺度思想,在不同尺度上估计图像的光照分量并去除,从而恢复出反映图像本质的反射分量[2]｡但是多尺度Retinex算法在光照变化剧烈的区域容易出现光晕伪影,容易将光晕伪影作为细节信息进行增强,影响图像质量｡因此,本文在无人机测绘条件下,设计了煤矿地质图像模糊信息增强处理方法｡
1、无人机测绘煤矿地质图像模糊信息处理方法
(1)正射校正煤矿地质测绘图像模糊信息特征
无人机测绘煤矿地质图像的过程中,受到中心投影､摄影轴倾斜､大气折光､地球曲率等因素影响,原始图像上几何位置､形状､尺寸均会发生一定的畸变,出现图像模糊信息[3]｡因此,本文在图像模糊信息增强处理的过程中,将正射校正煤矿地质测绘图像模糊信息特征作为首要步骤,消除由地形起伏､相机姿态等因素导致的图像几何畸变,使图像具有正确的地理坐标和比例尺,确保图像的空间精度和可用性｡利用影像像元坐标(r,c)与地面对应坐标(X,Y,Z)进行转换,则:
图1正射校正图像
由图1可知,原始图像经过色彩､正射等增强方式,图像的细节信息更加明显,图像模糊信息处理效果较好[4]｡
(2)多尺度分割煤矿地质测绘图像
不同的煤矿地物类型存在大小差异,不同大小的目标地质图像关注的分割尺度也不同[5]｡因此,本文采用多尺度分割的方式增强处理煤矿地质无人机测绘图像｡保留图像中的重要边缘和细节,将图像分割成具有相似特征的对象或区域,避免噪声与模糊信息对图像的影响｡无人机测绘的煤矿地质图像异质性由光谱信息权重､光谱异质性值､形状信息权重､形状异质性值决定｡图像模糊信息异质性值
煤矿地质无人机测绘图像模糊信息分割前后均能够满足ωc+ωs=1的条件,证明多尺度分割后的图像与原图像一致,能够保留细节信息,确保地质分析准确性[6]｡多尺度分割图像如图2所示｡
图2多尺度分割图像
由图2可知,本文将煤矿地质无人机测绘图像的分割分为A､B两个部分｡其中A区域的分割尺度为50,B区域的分割尺度为20[7]｡A区域面积较大,分割尺度较大,小面积的地物能够有效提取,不会出现小面积地物合并､细节信息被忽略的问题｡B区域较小,分割尺度较小,相邻地物边界不容易被合并,能够增强小面积地物模糊信息｡
(3)配准煤矿地质无人机测绘图像信息
分割后的图像通过图像信息配准,能够进一步实现图像模糊信息增强处理[8]｡将不同时间､不同视角或不同传感器获取的图像进行空间对准,再通过去模糊算法实现模糊信息的增强处理｡煤矿地质无人机测绘图像信息如表1所示｡
表1图像信息表
如表1所示,B区中央与边坡存在模糊信息,选择无人机测绘图像上的B区中央与边坡明显特征点作为模糊信息增强处理控制点｡根据控制点建立模糊点位与图像之间的映射关系｡采用正则化泛函数,恢复图像模糊点位的细节信息,增强函数
当图像模糊点位满足式(6)条件时,k返回0,证明图像细节信息增强处理完成,能够恢复图像模糊信息,完成煤矿地质后续分析任务｡k返回255,证明图像细节信息未处理,重复上述步骤,直至k返回0｡
2、实验验证
为了验证本文方法是否满足煤矿地质图像模糊信息增强处理需求,进行了实验分析｡最终的实验结果以基于模糊光照处理的信息增强方法､基于多尺度Retinex的信息增强方法和本文基于无人机测绘的信息增强方法进行对比的形式呈现｡
(1)实验过程
本次实验采用PHANTOM4无人机,其结构包括电机､前视障碍感知系统､天线､螺旋桨､机头LED指示灯､相机SD卡槽､飞行器状态指示灯､对拼按键､调参/数据接口､视觉下定位系统､一体式云台相机等｡其中,云台角度抖动量为±0.02°,云台可控转动范围为-90°~+30°,像素为1.24×107,能够确保煤矿地质测绘效果｡模拟光照较暗､风速适中的环境,将无人机拍摄速度设定为20帧/s,拍摄俯角为45°,以匀速拍摄,得到无人机测绘图像信息如表2所示｡
由表2可知,受到光照条件､风速的影响,每一帧图像均可能存在亮度低､曝光高的问题,使图像中的模糊信息较多,影响对煤矿地质环境的分析｡
表2模糊信息点位表
(2)实验结果
在上述实验条件下,随机选取出多组煤矿地质无人机测绘图像,对其模糊信息进行增强处理｡模糊信息点位默认前4位为正确的,将X､Y坐标从(438529.07,3629707.05)简化为(29.07,7.05),确保信息点位的有效性｡通过模糊信息处理之后,得到的图像信息,属于图像信息类别,证明模糊信息增强处理效果较好｡在其他条件均相同的情况下,对比了模糊光照处理性能､多尺度Retinex处理性能和本文方法的模糊信息处理性能,实验结果如表3所示｡
表3实验结果
地形地貌信息包括山川､河流､沟壑､平原等｡煤层分布信息包括煤层分布范围､厚度｡水文地质信息包括地下水位､水流方向､水体分布等｡地质构造信息为断层､褶皱､节理等信息｡开采现状信息包括开采进度､采空区分布､地面沉陷等｡生态环境信息包括植被覆盖､水土流失､污染情况等｡安全隐患信息包括滑坡､崩塌､地面裂缝等风险信息｡交通道路信息包括矿区道路､运输线路､停车场等｡设备设施信息包括矿井井口､通风设施､排水设备等｡由表3可知,使用其他方法,模糊信息存在分析失误的情况,无法为煤矿生产管理提供数据支持｡使用本文设计的方法之后,模糊信息点位坐标与参考坐标完全一致,处理后得到的信息与图像信息类别完全一致,能够确保图像采集的准确性,达到了本文研究的目的｡
3、结语
近些年来,无人机广泛应用,搭载高清相机,快速覆盖测绘区域,采集地形地貌信息,为地质分析､资源评估提供了数据支持｡在煤矿地质勘测与测绘领域,应用无人机测绘技术提高了作业效率,数据获取更加便捷｡但是,无人机测绘图像受到天气条件､光照条件影响较大,图像模糊信息较多,影响后续数据处理质量｡因此,本文设计了煤矿地质无人机测绘图像模糊信息增强处理方法,从正射校正､分割､配准信息等方面处理图像信息模糊问题,改善图像视觉效果,提升图像清晰度与细节信息,为煤矿地质分析提供了保障｡
参考文献:
[1]代英鹏,刘浩,毕庆文,等.基于模糊光照处理的田间鲜烟成熟度图像智能判别方法研究[J].中国烟草科学,2024,45(1):96-103.
[2]潘文,吴锦华.基于多尺度Retinex的道路交通模糊图像增强方法[J].辽东学院学报(自然科学版),2023,30(2):142-148.
[3]韩程伟.RAW格式图像处理技巧例解148运用“镜头模糊”功能改变杂乱背景重构画面虚实效果——再谈LightroomClassic2023年10月版新功能[J].照相机,2024(4):62-65+78.
[4]侯政通,胡鹰,乔磊明,等.近邻密度辅助模糊优化孪生支持向量机的钢板表面缺陷分类[J].计算机集成制造系统,2024,30(3):1115-1126.
[5]石煜攀,朱晓昕,朱晓杰,等.基于专利视角的新一代大幅面高精度航空测绘系统发展趋势研究[J].中国军转民,2022(14):58-60.
[6]郑野风,陈海南,黄林冲.摄像机与激光相融合的地表沉降监测方法[J].中山大学学报(自然科学版)(中英文),2022,61(6):123-128.
[7]姜玉峰,张立亚,李标,等.激光雷达在煤矿智能化中的应用[J].煤矿机械,2022,43(5):123-125.
[8]胡延国,牛亚东,李子龙,等.基于多尺度特征融合的自主巡检视频识别摄像头图像配准方法[J].科技通报,2024,40(5):51-54.
基金资助:华电煤业集团有限公司科技项目(CHDKJ20-02-99);
文章来源:孙兴宇,郝志超,唐龙飞.煤矿地质无人机测绘图像模糊信息增强处理方法[J].煤矿机械,2025,46(04):222-225.
分享：
围岩松动圈是指地下工程开挖后,由于应力重分布和爆破等因素影响,在洞室周围形成的具有一定厚度的破裂､松动区域[1]｡这一区域内的岩体力学性质发生显著变化,主要表现为强度降低､渗透性增加等特征｡围岩松动圈的形成和发展直接影响地下工程的稳定性和安全性｡
2025-09-07
钻孔探测作为矿井地质分析预测及灾害处理的重要手段,具有实揭性､灵活性及长距离等优点,常用于煤矿瓦斯抽放､探放水及地质填图等勘探工程｡然而,受限于软碎岩层､断层发育带等井下复杂地质条件,常规钻孔极易产生塌孔､缩径的问题,严重影响钻孔的成孔效率及施工效果｡
2025-08-03
断层是地壳中常见的地质构造之一,是由破断面两层岩体发生明显位移而形成的｡在采煤过程中,断层的发育增加了开采的难度,影响采煤方法的选择和回采速度｡断层的大小､走向､数量,均会加剧煤层漏风问题,进而增加煤层自燃的风险,对此,诸多学者开展了大量研究[1-2]｡
2025-08-03
贵州省具有丰富的煤炭资源,素有“西南煤海”之称,是我国华南型煤田中最大的产煤省区｡贵州省喀斯特矿区在高强度开采扰动后,极易造成矿井突水事故,给井下开采工作带来极大的安全隐患和经济损失[1]｡导水裂缝带,即垮落带和裂缝带,是贯通采空区与上部水体的通道,覆岩“两带”的高度及特征对于矿井井下水害防治具有重要的意义[2-3]｡
2025-08-03
采煤机自动拖缆是指采煤机在工作运行过程中,采用特定的拖曳装置移动电缆,替代人工来管理电缆,避免采煤机往复运行中,电缆因多次叠加引起电缆出槽､损伤等现象｡采煤机自动拖缆装置对于采煤机的正常运行至关重要,特别是对电缆槽高度较低的薄煤层工作面,效果更为显著,它确保了电缆不被损坏,从而保证了采煤机的电力供应｡
2025-08-03
光纤技术是基于光传播原理的高新技术创新,广泛应用于通信､传感､医疗等领域,光纤传感器利用光波在光纤内部的传播特性,这些特性使得光纤传感器在复杂环境中,特别是需要长期监测的工程领域中,应用更加广泛[1]｡在采矿作业中,随着深部采矿技术的不断发展,围岩的复杂性和变异性不断增加,对支护结构的稳定性提出了新的挑战[2]｡
2025-08-03
陶文斌[8]研究了大断面过破碎带失稳变形原因,提出了“预注浆+超前支护+架棚+二次注浆”的支护方案,有效保证了巷道围岩的稳定;伊丽娟[9]以某煤矿大巷过破碎带为工程背景,提出“锚杆+锚索+U型钢”的联合支护技术,成功控制了巷道围岩变形问题｡针对不同地质环境应确定相应的巷道支护技术｡
2025-08-03
煤炭企业的环境会计信息披露通常在社会责任报告中设专章,内容涉及环保管理体系､环保投资､污染物排放､重大环境问题及整改情况､节能减排等｡随着“双碳”目标的提出,许多煤炭企业深刻认识到低碳的重要性,开始在年度财务报告中披露环境会计信息｡
2025-07-12
针对荫营煤矿密闭区域检测环节操作繁琐，检测结果反馈时间长、效率低等问题，归纳了密闭“呼吸”现象的影响因素，基于现场测试分析了密闭“呼吸”现象的基本特征，对煤自燃气体产生的规律进行研究，结果表明：大气参数的变化导致密闭区出现“呼吸”效应，密闭内外压差的变化范围为-160～350 Pa,说明荫营煤矿密闭存在“呼吸”效应，且密闭内外气体交换量较大。研究结果对荫营煤矿快捷高效地实现井下密闭火情智能监测预警及风险管控以预防煤自燃具有重要指导和现实意义。
2025-07-07
煤炭服务企业与新一代信息技术的深度融合势在必行｡许多企业正在有序构建及优化管理､业务及服务三大核心系统,以实现信息化､数字化与智能化的融合升级｡管理层面涵盖企业资源规划(ERP)系统､办公自动化(OA)系统以及管理信息系统(MIS)等模块;业务层面涉及数字化协同设计系统､数字化设计交付系统以及工程采购与施工(EPC)总承包管理系统等。
2025-07-07我要评论
期刊名称：煤矿机械
期刊人气：2097
主管单位：国家煤矿安全监察局
主办单位：哈尔滨煤矿机械研究所
出版地方：黑龙江
专业分类：煤矿
国际刊号：1003-0794
国内刊号：23-1280/TD
邮发代号：14-38
创刊时间：1980年
发行周期：月刊
期刊开本：大16开
见刊时间：1年以上
影响因子：0.463
影响因子：0.673
影响因子：0.642
影响因子：1.307
影响因子：0.480
科普杂志阅读、期刊信息查询、论文下载、文献查询、原创文章检测等多项服务。
服务热线
您的论文已提交，我们会尽快联系您，请耐心等待！
你的密码已发送到您的邮箱，请查看！
2025-04-07
44
上传者：管理员
