金属矿物单体解离度自动识别子模块开发研究.pdf

第3 4 卷 2 0 1 4 年0 8 月 矿冶工程 M I N I N GA N DM E T A L L U R G I C A LE N G I N E E R I N G V 0 1 ．3 4 A u g u s t2 0 1 4 金属矿物单体解离度自动识别子模块开发研究① 聂轶苗，牛福生，刘淑贤，张晋霞，白丽梅，张悦 河北联合大学矿业工程学院，河北唐山0 6 3 0 0 9 摘要矿物单体解离度是确定选厂最佳磨矿细度的重要依据，常规金属矿物单体解离度的测定方法，费时费力且精度较低，本文在 之前研究的颜色识别工作的基础上，开发研究了金属矿物单体解离度自动识别的子模块，采用基于轮廓跟踪的连通区域标号法实现了 连生体的自动识别这一关键问题，与常规的中值滤波技术、连通区域标号法等计算机算法相比，计算速度快，与筛分分析法比较，不仅 速度快且误差较小。同时，以河北某地赤褐铁为例，对自动识别和肉眼观察结果进行了对比，结果相近，但测定速度大大提高。 关键词金属矿物；单体解离度；自动识别；子模块 中图分类号T P 3 1l文献标识码A d o i 1 0 ．3 9 6 9 ／j ．i s s n ．0 2 5 3 6 0 9 9 ．2 0 1 4 ．0 8 ．0 9 8 文章编号0 2 5 3 6 0 9 9 2 0 1 4 0 8 0 3 5 9 0 3 矿物的单体解离度是指某种矿物的单体含量与该 矿物总含量比值的百分数J ，有用矿物的单体解离度 是选厂粉碎作业的一项基本目标，是确定最佳磨矿细 度的重要依据。对于单体解离度的测量有矿物分离测 量法和矿物显微图像测量法，前者虽简单易行，但只能 提供一个模糊、近似的结合，因而后者应用更为广泛， 特别是其中的反光显微镜测定法是当今最具实用价值 的解离度测量方法。常规的反光显微镜测定法，原则 上属于数粒法范畴，需要在大量视域或颗粒的读取，在 每一粒级中，查数到1 0 0 ～3 0 0 粒目的矿物，才可保证 9 0 ％以上的统计精度，同时连生度的划分会因人而异， 随着数粒颗粒的增多，观测者的准确度和工作效率都 会有所下降，因此如果可以利用计算机计算速度快、精 度准、效率高的优势，完成矿物单体解离度的测定，不 仅可以避免人力观测的各种劣势，还可以更加精准地 对连生度进行界定，提高矿物单体解离度测定的速度 和效率。 对于矿物单体解离度的自动测定可采用M L A M i n e r a lL i b e r a t i o nA n a l y s e r ’ 自动矿物分析仪口。3o ，但 测试费用较高。本研究将光学显微镜成像技术与计算 机图像处理方法相结合，在颜色识别的基础上，将数字 成像元件产生的光学图像输入到计算机中，通过分析， 得到目的矿物的单体解离度，结合其他工艺矿物学数 据，可正确有效地指导选矿流程。 1 研究方法 利用计算机实现反光显微镜下矿物单体解离度的 测定，有两个关键问题需要解决一是矿物颜色的识 别，二是矿物颗粒边界的限定，或连生体的识别，前者 主要是依据各种矿物的反射率不同进行，在以前的研 究中，已经得以实现”j ，对于连生体的识别，可采用基 于轮廓跟踪的连通区域标号法实现。 1 ．1 颜色识别基础 反光镜下，依据矿物反射率不同，根据格拉曼斯定 律，采用三原色加法定理，利用1 9 6 6 C I E R G B 系统，可 实现任何颜色匹配。研究中，以g e t p i x e l 为运行函数， 分析矿物数字图像中每个像素的颜色信息，以类似栅 格的方式计算矿物含量，比传统工艺矿物学计算方法 更为准确、快速。 矿物颜色识别的部分关键代码如下 F o rX 0T oP i c t u r e B O X l ．W i d t h 一】 F o ry 0T oP i c t u r e B o x l ．H e i g h t 一1 a c o l o r C T y p e M e ．P i c t u r e B o x1 ．I m a g e ，B i t m a p G e t P i x e l X ，Y r 2 a e o l o r ．R 9 2 a c o l o r ．G b 5 a c o l o r ．B I f X X X X X v r v r 1 E n dI f N e x tY N e x tX s V a l P i c t u r e B o x I ．W i d t h } V a l P i c t u r e B o x l ．H e i g h t r e s u l t ．L a b e l l l ．T e x t 3s r e s u l t ．L a b e l l 3 ．T e x t 2 v r ／S 1 0 0 其中秽r 为某矿物含量计数器，每数到一个符合条 ①收稿1 3 期2 0 1 4 0 4 2 6 基金项目唐山市科技计划项目 1 3 1 3 0 2 2 6 z 作者简介聂轶苗 1 9 7 9 - ，女，山西人，博士，副教授，主要从事矿物加工及矿物材料方面的教学与科研工作。 万方数据 矿冶工程第3 4 卷 件的像素，计数器就自动加l ，最终得到标定区域的总 像素数。s 为区域的总像素数，一般取矩形区域，像素 数为长宽乘积。在r e s u l t 窗体中显示矿物含量。 1 ．2 矿物解离度测定 连生体矿物颗粒的识别在矿物粒度识别的基础上 进行，对于矿物粒度的识别采用基于轮廓跟踪的连通 区域标号法”拍J ，与常规的中值滤波技术、连通区域标 号法等计算机算法相比，计算速度快，与筛分分析法比 较，不仅速度快且误差较小。 在矿物粒度识别的基础上，结合颜色识别模块，取 目的矿物反射率作参考背景值，圈定矿物颗粒，在此范 围内，查数脉石矿物面积m l 和金属矿物 目的矿物 面积m 2 ，用L 。 m 2 ／ m l m 2 值来判断，分别将￡。值 统计归人“ 1 记为b ”、“≥0 ．7 5 且 1 记为c ”、 “≥0 ．5 且 0 ．2 5 且 1 0 ．1 2 5 且 0 ．2 5 记为厂 ”、“≥0 ．0 6 2 5 且 0 ．1 2 5 记 为g ”、“ 0 ．7 5 ， 0 ．5 ． 0 ．2 5 ． 0 ．1 2 5 ． 0 ．0 6 2 5 ． 0 ．1 2 5 g g 1 C a s e 0 J j 1 C a s ee l s e h h 1 E n dS e l e c t N e x ti L l l l 4 b ／ b 0 ．7 5 c 0 ．5 d 0 ．2 5 e 0 ．1 2 5 f 0 ．0 6 2 5 9 L Ⅱ1 5 j ／ 0 ．7 5 c 0 ．5 d 0 ．2 5 e 0 ．1 2 5 f 0 ．0 6 2 5 9 j 2 实例分析 以河北某地赤褐铁矿为例，取代表性样品制备光 薄片，利用透反两用显微镜获得反光镜下大量图片，连 接上述软件中，进行金属矿物单体解离度研究。 万方数据 2 0 1 4 年0 8 月 聂轶苗等金属矿物单体解离度自动识别子模块开发研究 2 ．1 图像颜色处理 在获得反光显微镜图片后，对其进行简单处理，以 便于计算机识别和读取。图1 为反光镜下得到的图 片，图2 为经软件处理后的图片。可见图2 增大了图 像的颜色反差，最大限度减小计算机软件读图的误差。 图1 反光镜下观察图片 图2 经处理后的反光镜下图片 2 。2 单体解离度测定 将上述图2 输入单体解离度子模块软件中，点击 L B 按钮，即可完成对图2 的单体解离度计算，结果见 表1 ，并与肉眼观察进行了对比。 表1单体解离度图像识别测定结果并与肉眼观察对比表 由表1 可以看出，数字图像识别法对矿物单体解 离度的检测值与传统的显微镜下肉眼识别基本相同， 但测定时间大大缩短，肉眼观察和计算需要1 2 0S ，而 数字图像自动识别需要3S 。 3 结论 1 在矿物颜色自动识别研究的基础上，采用基于 轮廓跟踪的连通区域标号法实现了连生体的自动识 别，与常规的中值滤波技术、连通区域标号法等计算机 算法相比，计算速度快，与筛分分析法比较，不仅速度 快且误差较小。 2 数字图像识别法对矿物单体解离度的检测值 与传统的显微镜下肉眼观测值基本相同，但测定时间 大大缩短。 3 对于单体解离度的测定，本次研究主要是针对 金属矿物进行的，而对于非金属方面的研究还有待进 一步改善。 参考文献 [ 1 ] 周乐光．工艺矿物学 第三版 [ M ] ．北京冶金工业出版社，2 0 0 7 ． [ 2 ]梁冬云，邹霓，李波．M L A 自动检测技术在低品位钼矿石工 艺矿物学研究中的应用[ J 】．中国钼业，2 0 1 0 ，3 4 1 3 2 3 4 ． [ 3 ] 王俊萍，李磊，王玲．M L A 在非金属矿物粒度及解离度测定 中的应用[ J ] ．有色金属 选矿部分 ，2 0 1 3 增刊 6 1 - 6 3 ． [ 4 ]牛福生，张悦，聂轶苗．图像处理技术在工艺矿物学研究中的应 用[ J ] ．金属矿山，2 0 1 0 5 9 2 - 9 5 ． [ 5 ] 王静．二值图像连通域的分段标记算法及实现[ J ] ．红外与激 光工程，2 0 1 0 4 7 6 1 7 6 5 ． [ 6 ]陈雪松，徐学军．一种二值图像特征提取的新理论[ J ] ．计算机工 程与科学，2 0 1 l 6 3 1 3 6 ． 万方数据