数字图像处理技术在煤矸石自动分选系统中的应用.pdf

西安科技大学
硕士学位论文
数字图像处理技术在煤矸石自动分选系统中的应用
姓名：蒋勇
申请学位级别：硕士
专业：计算机应用技术
指导教师：马宪民
20040425
指导教『．马宪民关键词：数字图像；中值滤波：二值图像；边缘检测；均值；方差；．研究类型：应用研究论文题目：数字图像处理技术在煤矸石自动分选系统中的应用业：计算机应用技术硕士生：蒋勇摘要专┟数字图像处理技术从世纪年代发展至今，在通信、电视传输、医学、军事等各个领域得到了广泛应用，其分析图像的技术和方法也随之得到了深入的研究和发展。本文主要利用数字图像处理技术及其方法结合计算机编程语言来研究和实现煤矸石自动分选系统，在此过程中所应用的技术和方法为今后的深入研究和将其应用于实际生产奠定了坚实的基础。本文首先简要介绍了数字图像处理技术的一些基本概念，包括它的分类、特点、方法和主要内容。然后讲述了数字图像采集系统，包括硬件设备和图像数字化的一些基本原理。本文重点阐述了研究和实现煤矸石自动分选系统所应用到的一些数字图像处理技术和方法，并应用这些技术和方法对采集的图像进行处理和分析：应用中值滤波法来抑制图像的噪声，使图像的边缘平滑；然后绘制出处理后图像的灰度直方图，得到该幅图像的阈值；利用阈值法将图像二值化；接下来对二值图像进行边缘检测，得到其边界，将其映射到中值滤波图像上，从而得到无背景的原始图；最后计算出图像灰度的均值和方差，将其均值和方差与样本相比来判断该图像是煤或是矸石的图像。在利用数字图像处理技术研究和分析图像的过程中，应用可视化编程语言现了该系统，将各种算法分别做成一个个单独的处理模块，从图像文件的读取、保存到图像预处理再到图像分割、特征提取直至判断识别都采用了模块化编程方法，这样不仅便于算法实现，还可使操作界面清晰明了，更有利于将来系统的维护和升级。本文除了研究该系统所涉及到的数字图像处理技术和方法，还对这些技术和方法的算法利用编程语言的模块实现做了深入细致的研究。结合各种算法的基本原理，给出了各算法模块的结构框图，为编制程序提供了坚实的理论依据，大大减少了在编制程序过程中所出现的错误，也便于系统将来不断完善。甆来开发和实
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髀选煤技术的现状和发展似，因此更加难以区分，误选、漏选非常普遍，因而用一种先进方法将矸石从煤中选出中国选煤工业起步较晚，年代才开始建立起自己的选煤工业，经历了两次快速发展时期。年代以“洗煤保钢”为主要内容的选煤大发展，使原煤入选比例由年的％增长到年的％，基本满足中国钢铁工业对炼焦煤质量的要求；年代以来，煤炭工业面临经济与环境的双重压力，选煤工业进入薪的快速发展时期，“八五”期间原煤入选量的增长速度首次超过原煤增长速度。截止年，全国年入选騮以上的选煤厂座，设计入选能力为騮／辏ü喝胙×课万胙”壤甑ピ龀さ甑％【俊煤炭作为我国主要能源在今后相当长时期内不会有大的改变，而我国的煤炭入选比例只有％，动力煤仅为％。在我国的煤炭消费结构中，动力煤占％以上，这就造成十分严重的燃煤引起的环境污染缪坛荆趸蚝退嵊。据统计，全国欧帕吭嘉騮，烟尘排放量为万嵊暧跋烀婊脊ィ其中燃煤造成的脱坛九欧帕糠直鹫ズィ虼吮匦氪罅Ψ⒄菇嗑幻杭际酰保护环境，综合利用煤炭资源煤矸石分选是煤矿生产过程中不可缺少的环节，特别是在当今强调实行友好环境生产，实现可持续发展的前提下，该项生产环节显得尤为重要。传统的煤矸石分选是指，原煤被运出井口后，经胶带运输机运到筛分系统，通过筛分机把大于等于拿块和矸石块筛分出来，然后通过胶带机运到人工捡矸楼，由工人把矸石从中捡出来。小于脑壕耸浠说较疵撼В阜趾拖囱。言褐械捻肥盅〕隼础通过以上的洗选工序，大约只能洗选出～％的矸石，还有％的矸石混在煤块中。由于矸石中一般含硫量比较高，并且还含有大量的重金属，如***、铬、镉、铜、***等，因此，矸石混在煤中，加重了煤燃烧时的污染。大量的煤矸石混在煤中还降低了煤的品位，因此从煤块中选出矸石就越显重要了。目前选煤中主要是工人坐在传送带两侧，靠肉眼看，用手工选。从运动的煤炭中找出矸石，工作条件十分艰苦。特别是冬天，天气寒冷，工人冻手冻脚，加上煤与矸石颜色相来，成为煤矿预选中一个重要课题。煤、矸石的分选是煤炭生产过程中的重要环节，目前广泛采用的湿选法亟榉ā⑻ǖ是利用煤和矸石的比重不同在液体介质中分选。湿选法所需设备昂贵、工艺复杂、生产周期长，且会带来水资源浪费和污染。近些年来煤矸石在煤传输过程中的干选法，逐渐引起了国内外煤炭部门的重