基于图像分割的破碎颗粒粒度分布检测

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1、硕士学位论文基于图像分割的破碎颗粒粒度分布检测学科专业电子与通信工程学位类型□科学学位专业学位研究生姓名张大蔓导师姓名、职称马天雨论文编号S1601819湖南师范大学学位评定委员会办公室二〇一六年五月分类号密级学校代码10542学号201470110662基于图像分割的破碎颗粒粒度分布检测TheParticleSizeDetectionofCrushedOrebasedonImageSegmentation研究生姓名张大蔓指导教师姓名、职称马天雨讲师学科专业电子与通信工程研究方向图像处理湖南师范大学学位评定委员会办公室二〇一

2、六年五月湖南师范大学学位论文原创性声明本人郑重声明：，是本人在导师的指导下所呈交的学位论文，独立进行研究工作所取得的成果。除文中己经注明引用的内容外，本论文不含任何其他个人或集体己经发表或撰写过的作品成果。対本文的研究做出重要贾献的个人和集体，均巴在文中明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律结果由本人承捏。Ｉ、学位论文作者签葦：张乂參Ｗ（年居月曰／潮南师范大学学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，研究生在校攻读学位期间论文工作的知识产权单位属湖

3、南师范大学。同意学校保留并向国家有关部口或机构送交论文的复印件和电子版，＇允许论文被查阀和借１謂。本人授权湖南师范大学可Ｌ乂将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可Ｌ义采用影印、缩印或担描等菱制手段保存和汇编本学位论文。本学位论文属于１、保密□，在年解密后适用本授权书。２、不保敏ＬＸ（请在Ｌ乂上相应方框内打）如年【作者签名：曰＜＾月曰豕大臺期：：曰期导师签名：＞乂年《月之曰摘要碎矿的粒度信息反应了破碎过程中各级破碎机的工作状况，直接决定了整个选矿过程的生产效率。通过

4、碎矿的粒度检测，可以实时地掌握矿石的粒度分布情况，从而帮助调节破碎机排矿口宽度，实现破碎产品粒度分布调节；精确检测破碎产品粒度分布，在保证粒度分布要求的同时通过挤满给矿实现过程优化控制，从而提高选矿效率，降低能耗，提高矿产资源的利用率。对矿石图像分割之前，首先要做的是分割与定位矿石图像中的碎矿颗粒，但是碎矿颗粒数量多、形状各异、堆叠严重、大小不一，给分割带来了较大的困难；同时由于矿石破碎现场环境复杂，导致采集的矿石图像表面噪声严重。以上原因导致目前单一的矿石分割算法难以分割复杂的矿石图像，分割效果差。本文提出基于Canny边缘

5、检测和分水岭合并的算法对矿石图像进行分割，首先研究选取了适合矿石图像的预处理方法；然后二值化预处理的图像，获取二值图像，并进行距离变换，对距离图像进行双边滤波后进行分水岭分割，获取分割线。直接用Canny边缘检测算法提取二值图像的边缘，由于颗粒之间的粘连，导致边缘图像出现较多的欠分割，针对颗粒的欠分割问题，用分水岭分割算法来弥补其不足，即将Canny边缘检测算法与分水岭分割算法合并，得到最终的分割图。最后研究矿石粒度参数的定量描述方法，获取破碎颗粒的粒度信息。具体的研究工作及创新点如下：1、矿石图像预处理方法研究。由于采集的矿

6、石图像表面噪声严I重、颗粒之间粘连严重，因此合理地选取滤波方法处理噪声是图像预处理的关键。双边滤波是非线性空域滤波器，同时考虑图像像素的空间以及灰度关系，因此采用双边滤波处理图像，滤除噪声的同时保留了矿石颗粒的边缘，大大减少图像经过滤波模糊边缘的问题，有助于图像的边缘轮廓提取。我们采取积分图像和局部阈值相结合，二值化图像，提取矿石目标区域，且算法光照适应性强、效率高；获取的二值图像仍然存在噪声以及小的“孔洞”，利用形态学方法优化二值图像，简单易行且能够去除毛刺、光滑图像边缘。2、二值图像距离变换研究。距离变换的对象是二值图像。

7、直接将距离图像进行分水岭变换得到的分割线存在严重的过分割现象，因此采用双边滤波滤除距离图中冗余的极值点，去除噪声；经过滤波处理的距离图像再进行分水岭分割，过分割现象明显减少。3、将Canny边缘检测算法与分水岭算法结合。优化分水岭分割的分割线，将分割线图像与二值图像提取的边缘线图合并，得到最终的碎矿分割图像，有效地减少了欠分割和过分割区域。4、矿石粒度参数提取。碎矿的粒度定量描述困难，根据碎矿颗粒的特点，选取适用的粒度参数，再进行像素标定，获取周长、面积。最后根据Kemeny的经验公式求得碎矿的粒径、体积等参数，完成碎矿的粒度

8、分布检测。关键词：图像预处理；自适应阈值分割；分水岭；Canny边缘检测；粒度参数IIABSTRACTThegranularityinformationofthecrushedoreisthemainindicatorwhichavailabilityreactcrusher