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煤岩显微组分组图像自动识别系统与关键技术 被引量:18
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作者 宋孝忠 张群 《煤炭学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2019年第10期3085-3097,共13页
煤化程度和显微组分组成决定着煤的物理化学性质和工艺性质。煤的镜质组反射率和显微组分的煤岩自动化测定,不仅可以减少传统人工测定产生的差异,而且速度快、效率高,使煤岩测定结果应用于煤炭分类、煤炭加工利用等领域成为可能。国内... 煤化程度和显微组分组成决定着煤的物理化学性质和工艺性质。煤的镜质组反射率和显微组分的煤岩自动化测定,不仅可以减少传统人工测定产生的差异,而且速度快、效率高,使煤岩测定结果应用于煤炭分类、煤炭加工利用等领域成为可能。国内外在煤岩自动化测定方面开展过大量研究工作,实现了镜质组反射率自动测定。但是由于煤岩显微组成和煤化程度影响的复杂性,显微组分的自动识别和图像分析测定仍然面临诸多难题。针对以上问题:①研制了煤岩显微图像自动采集硬件平台,具有显微镜自动聚焦、自动扫描和显微图像自动采集三大功能模块,建立了煤岩显微组分组图像自动识别工作流程;②开发了显微图像去噪预处理技术,可实现黏结剂与壳质组有效分割、受下方煤颗粒反射影响变亮黏结剂等的有效剔除,形成了基于Prewitt算子的煤岩显微组分假边界图像剔除技术;③开发出基于K均值聚类的煤岩显微组分组图像自动分割和识别技术;④形成了烟煤的煤岩显微组分组图像自动识别系统。应用本文研发的技术,对我国不同变质阶段烟煤的代表性煤样进行煤岩显微图像自动采集和显微组分组自动识别测定,并将测定结果与国内资深煤岩专家人工鉴定的标准结果进行比对。结果表明,两种方法测定的45个样品镜质组、惰质组、壳质组的极差平均值分别仅有2.3%,2.3%,1.5%;按照国家标准GB/T 18510—2001给出的准确度分析方法,获得3个显微组分组的统计量t c<t t。 展开更多
关键词 显微组分 自动识别 图像分析 K均值聚类算法 软件系统
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煤岩显微图像假边界对显微组分组自动识别的影响 被引量:8
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作者 宋孝忠 《煤田地质与勘探》 CAS CSCD 北大核心 2019年第6期45-50,共6页
在利用图像分析技术进行煤岩自动化检测过程中,发现煤岩显微图像中各种成分的边界表现为"镶边"状的灰度过渡区,过渡区像素点灰度不能反映其两侧显微成分的真实灰度。为了分析这种假边界对煤岩显微组分组识别检测的影响,通过... 在利用图像分析技术进行煤岩自动化检测过程中,发现煤岩显微图像中各种成分的边界表现为"镶边"状的灰度过渡区,过渡区像素点灰度不能反映其两侧显微成分的真实灰度。为了分析这种假边界对煤岩显微组分组识别检测的影响,通过对全国大量煤岩样品所采集显微图像分析的基础上,对各种相邻成分间假边界的特征、成因进行了分析。假边界一般多呈环状、条带状"镶边"形态,呈现出与相邻成分灰度相衔接的灰度斜坡特征,假边界灰度斜坡宽度与煤岩显微图像中各种成分的组合类型相关。假边界的形成是由于煤中各种成分的硬度及韧性差异引起突起高低不同,成像时在不同成分的边界呈现灰度斜坡。选取10个不同变质阶段代表性煤样,利用Prewitt算子对样本假边界进行边缘检测提取,提取的假边界过渡区像素占比整体煤颗粒图像的10%~27%;并将测定结果与国内资深煤岩专家人工鉴定的标准结果进行比对,结果表明,剔除假边界后测定的镜质组、惰质组、壳质组的极差远低于未剔除假边界的极差,更为接近人工鉴定结果。 展开更多
关键词 显微图像 显微组分 假边界 灰度斜坡 边缘检测 自动图像识别
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基于DeeplabV3+改进的煤岩显微组分组自动化测试模型 被引量:1
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作者 胡晋玮 奚峥皓 +2 位作者 徐国忠 李忠峰 刘翔 《煤田地质与勘探》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第10期27-36,共10页
煤岩显微组分组的识别对分析煤炭化学性质起到关键作用。人工识别方法费时费力,且专业性要求较高。现有的计算机辅助识别有效方法多以深度学习语义分割模型为手段,但因煤岩显微图像组成复杂,且存在过渡组分,因此无法准确识别煤岩显微组... 煤岩显微组分组的识别对分析煤炭化学性质起到关键作用。人工识别方法费时费力,且专业性要求较高。现有的计算机辅助识别有效方法多以深度学习语义分割模型为手段,但因煤岩显微图像组成复杂,且存在过渡组分,因此无法准确识别煤岩显微组分组。针对此问题,提出改进的DeeplabV3+语义分割模型,在改进模型中引入Swin Transformer骨干网络和SkNet网络。首先,针对煤岩显微图像各个组分组交错杂糅且存在过渡组分,特征提取困难,利用Swin Transformer骨干网络作为基础特征提取网络,提升模型对煤岩显微图像每种组分组的特征提取能力,并使得分割网络获得特征间信息交互的能力;其次,针对在模型中空洞空间卷积池化金字塔模块对特征利用率低的问题,将SkNet网络融入空洞空间卷积池化金字塔模块,强化空洞空间卷积池化金字塔模块对重要特征的提取能力,并抑制非必要特征对最终预测结果的干扰;最后,将改进的DeeplabV3+模型与现有先进算法通过实验进行性能比较,结果表明:改进的DeeplabV3+语义分割模型在煤岩显微图像测试集上的像素准确率为92.06%,与随机森林方法、U-Net语义分割模型和DeeplabV3+语义分割模型相比像素准确率分别提高了9.48%、6.90%和3.40%;改进的DeeplabV3+语义分割模型与人工点测方法测试结果相近。改进的DeeplabV3+语义分割模型较现有煤岩显微组分组自动识别模型性能更优,可作为一种强大的计算机辅助人工识别煤岩显微组分组的手段。 展开更多
关键词 煤岩显微图像 显微组分 自动化测试 语义分割模型 Swin Transformer SkNet
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混煤的镜质体反射率直方图解读 被引量:5
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作者 冯文平 《煤质技术》 2019年第2期39-41,54,共4页
针对混煤的镜质体反射率直方图解读过程中出现的常见问题,分析了煤的镜质体反射率与煤种之间的关系,认为不同煤种的镜质体反射率有互相重叠之处,仅通过煤的镜质体反射率指标只能给出可能的煤种;解释了混煤判别中的单种煤比例与实际单种... 针对混煤的镜质体反射率直方图解读过程中出现的常见问题,分析了煤的镜质体反射率与煤种之间的关系,认为不同煤种的镜质体反射率有互相重叠之处,仅通过煤的镜质体反射率指标只能给出可能的煤种;解释了混煤判别中的单种煤比例与实际单种煤质量比例的关系,认为混煤判别中的单种煤比例确切应称之为混煤中单种煤的基质镜质体与均质镜质体的体积比。混煤判别只能定性给出,而混煤中单种煤质量占比不能准确定量得到。 展开更多
关键词 镜质体反射率 直方图 煤种 混煤判别 显微组分 质量含量 基质镜质体 均质镜质体 单种煤比例
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炼焦精煤显微组分组体积含量与质量含量对比研究 被引量:1
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作者 张宇宏 《煤质技术》 2017年第4期5-8,共4页
根据国内炼焦煤洗选厂分布特点,采取了国内主要炼焦煤产地的洗精煤,研究了炼焦精煤煤岩组分矿物含量与煤的灰分的差值水平,分析了煤岩组分中矿物含量低于灰分的原因。研究表明,煤中矿物的真密度大和油浸物镜下黏土类矿物等的鉴别能力低... 根据国内炼焦煤洗选厂分布特点,采取了国内主要炼焦煤产地的洗精煤,研究了炼焦精煤煤岩组分矿物含量与煤的灰分的差值水平,分析了煤岩组分中矿物含量低于灰分的原因。研究表明,煤中矿物的真密度大和油浸物镜下黏土类矿物等的鉴别能力低是煤岩组分中矿物含量偏低于灰分的主要原因,煤岩组分中矿物含量测值为煤岩光片表面的面积占比等也是影响测值准确度的原因之一。结合炼焦精煤煤岩组分中矿物含量与灰分的关系、炼焦精煤煤岩组分测值与煤岩组分质量含量关系研究,提出了预测煤中矿物的质量含量和去矿物基壳质组、镜质组和惰质组等显微组分组质量含量的方法。 展开更多
关键词 炼焦精煤 煤岩组分 显微组分 矿物含量 质量含量
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基于空洞卷积自注意力机制的煤岩显微组分组识别模型
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作者 吴明阳 奚峥皓 +1 位作者 陈军然 徐国忠 《北京化工大学学报(自然科学版)》 CAS CSCD 北大核心 2024年第2期120-129,共10页
基于深度学习的识别模型是目前解决煤岩显微组分组识别问题的主要手段,但这些模型在计算过程中参数不断堆叠,导致模型的算力需求增加,影响模型的训练效率。针对上述问题,构建了一种基于空洞卷积自注意力(DCSA)机制的改进Swin-Transforme... 基于深度学习的识别模型是目前解决煤岩显微组分组识别问题的主要手段,但这些模型在计算过程中参数不断堆叠,导致模型的算力需求增加,影响模型的训练效率。针对上述问题,构建了一种基于空洞卷积自注意力(DCSA)机制的改进Swin-Transformer模型——DA-ViT。首先,为了在加强煤岩显微组分组图像的局部特征信息的同时保留其二维空间信息,提出了DCSA机制,通过对煤岩显微图像的大尺寸卷积核进行多尺度分解,加强了煤岩显微图像不同区域像素之间的联系,显著降低了图像注意力的参数量,降低率为81.18%。然后,为了加强煤岩显微组分组图像间的形态特征关联性,将DCSA和改进的Swin-Transformer框架相结合,提出了DA-ViT识别模型。实验验证结果表明,与现有的其他识别模型相比,DA-ViT模型在提高预测结果准确率的同时,可显著降低模型的算力需求,其像素准确率(PA)和平均交并比(mIoU)的最大值分别为92.14%和63.18%,模型参数总量(Params)和浮点运算次数(FLOPs)的最小值分别为4.95×106和8.99×109。 展开更多
关键词 空洞卷积 自注意力机制 煤岩显微组分 识别模型
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煤的显微组分定义与分类(ICCP system 1994)解析Ⅰ:镜质体 被引量:14
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作者 代世峰 唐跃刚 +5 位作者 姜尧发 刘晶晶 任德贻 赵峰华 赵蕾 王西勃 《煤炭学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2021年第6期1821-1832,共12页
煤的显微组分定义与分类的国际标准"ICCP system 1994"是国际煤和有机岩石学委员会(ICCP)历经26 a(1991-2017)完成,按照显微组分组和发表的时间,该标准共分4个部分,分别是镜质体(1998)、惰质体(2001)、腐质体(2005)和类脂体(2... 煤的显微组分定义与分类的国际标准"ICCP system 1994"是国际煤和有机岩石学委员会(ICCP)历经26 a(1991-2017)完成,按照显微组分组和发表的时间,该标准共分4个部分,分别是镜质体(1998)、惰质体(2001)、腐质体(2005)和类脂体(2017)。"ICCP system 1994"目前已被国际上从事煤岩学和有机岩石学研究的科研工作者广泛采用。国际煤和有机岩石学委员会在1994年第46届ICCP年会上确定了镜质体显微组分组、亚组和显微组分的定义和分类,并于1998年发表,它是"ICCP system 1994"重要的组成部分。在"ICCP system 1994"镜质体分类方案中,镜质体显微组分组被划分为3个亚组,结构镜质体亚组、碎屑镜质体亚组和凝胶镜质体亚组,它们分别进一步被划分为2个显微组分。其中,划分亚组的主要依据是植物组织的破环(降解)程度,显微组分之间的区分主要依据是凝胶化程度和(或)形貌特征。该分类体系与ICCP腐植体分类体系紧密关联。基于"ICCP system 1994",对镜质体各亚组和各显微组分的定义、光学特征、物理和化学特征、来源以及实际应用等方面进行了解析,对"ICCP system 1994"中镜质体显微组分分类提出了尽可能规范的中文名称。中华人民共和国国家标准《烟煤显微组分分类》(GB/T 15588—2013)和"ICCP system 1994"相比,前者采用了显微组分组、显微组分和显微亚组分的分类方案,将均质镜质体(Telocollinite;即本文中的胶质结构体Collotelinite)和基质镜质体(Desmocollinite;即本文中的胶质碎屑体Collodetrinite)划入无结构的显微亚组分。 展开更多
关键词 镜质体 镜质体显微组分 显微组分 分类 ICCP system 1994
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