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矿区爆破图的计算机识别
2011-08-04
阐述了用于矿区爆破图扫描图像的计算机识别方法。主要是对爆破图中的坐标格网线的识别和提取,该方法 避免了对断裂线划的二次修改工作。实验结果表明,该方法简单且行之有效。
总 第 88 期 003 年 第 9 期 西 部 探 矿 工 程 series No. 88 WEST - CHINA EXPLORATION EN GINEERIN G Sep. 2003   2 文 章 编 号 :1004 — 5716 (2003) 09 — 0110 — 02 中 图 分 类 号 : TD171 文 献 标 识 码 :B 分爆 破 工 程 分 矿 区 爆 破 图 的 计 算 机 识 别 李 莲 花 ,郭 连 军 ( 鞍 山 科 技 大 学 ,辽 宁 鞍 山 114044) 摘 要 :阐 述 了 用 于 矿 区 爆 破 图 扫 描 图 像 的 计 算 机 识 别 方 法 。 主 要 是 对 爆 破 图 中 的 坐 标 格 网 线 的 识 别 和 提 取 ,该 方 法 避 免 了 对 断 裂 线 划 的 二 次 修 改 工 作 。 实 验 结 果 表 明 ,该 方 法 简 单 且 行 之 有 效 。 关 键 词 :矿 区 爆 破 图 ;扫 描 图 ;计 算 机 识 别   矿 图 经 扫 描 后 得 到 一 幅 数 字 图 像 ,经 一 系 列 特 殊 的 图 像 和 两 部 分 :图 像 的 初 步 处 理 和 图 形 识 别 。 以 下 分 述 之 : 1   图 像 的 初 步 处 理 图 形 处 理 ,获 得 以 矢 量 形 式 表 达 的 线 划 图 形 ,这 是 矿 图 自 动 扫 描 数 字 化 的 基 本 思 路 。 该 过 程 主 要 是 指 将 扫 描 图 像 进 行 数 字 图 像 处 理 的 运 算 过 程 。 根 据 爆 破 图 扫 描 后 的 特 点 ,要 对 图 像 进 行 图 像 边 界 的 增 强 和 锐 化 、图 像 的 二 值 化 、最 后 除 去 噪 声 ,完 成 初 步 的 图 像 处 理 过 程 。 2   图 像 识 别 基 本 方 法 及 原 理 矿 区 爆 破 图 的 数 字 化 以 爆 区 图 为 主 ,水 平 图 可 以 由 爆 区 图 来 合 成 的 ,而 无 需 再 用 扫 描 仪 扫 进 去 。 一 般 的 爆 区 图 的 形 式 如 图 1 所 示 ,图 中 元 素 主 要 有 坐 标 线 、爆 区 边 界 线 及 钻 孔 位 置 。 2 . 1 坐 标 网 线 的 识 别 对 矿 图 扫 描 图 像 中 坐 标 横 线 和 坐 标 纵 线 构 成 的 坐 标 格 网 线 进 行 提 取 与 识 别 ,是 矿 用 扫 描 图 数 字 化 的 重 要 环 节 。 这 是 因 为 : (1) 提 取 和 识 别 坐 标 格 网 线 是 图 像 矢 量 化 后 几 何 纠 正 的 需 要 . 扫 描 图 像 中 坐 标 格 网 及 其 交 点 的 准 确 探 测 对 于 各 要 素 空 间 位 置 的 恢 复 至 关 重 要 ; ( 2) 坐 标 格 网 线 本 身 不 是 必 需 的 矿 图 要 素 ,它 的 存 在 对 其 它 制 [ 2] 图 要 素 的 自 动 数 字 化 会 额 外 增 加 图 面 的 负 载 量 。 由 于 在 图 像 的 边 缘 部 分 除 了 坐 标 线 以 外 没 有 其 它 的 图 形 元 素 ,而 且 出 现 在 图 像 中 的 每 一 条 坐 标 线 都 与 图 像 的 两 个 边 界 相 交 ,因 此 只 需 对 图 像 的 上 、左 、下 部 边 缘 区 域 进 行 扫 描 ,即 可 找 到 全 部 的 坐 标 线 。 图 1 经 过 初 步 处 理 后 的 图 像   对 一 幅 矿 用 爆 破 图 扫 描 后 的 灰 度 图 像 ,处 理 过 程 主 要 包 括 于 灰 量 的 200 %。 灌 浆 施 工 :灌 浆 在 砼 强 度 达 到 70 %设 计 强 度 后 进 行 。 连 接 灌 浆 管 停 车 线 大 跨 度 段 初 期 支 护 全 部 完 成 后 监 测 结 果 ,从 周 边 建 筑 物 安 全 来 分 析 ,到 整 个 初 支 闭 合 完 成 后 ,所 有 的 变 形 均 在 设 计 范 围 之 内 ,并 且 整 个 隧 道 周 边 的 地 表 建 筑 、地 下 管 线 及 南 北 向 道 路 隧 道 均 完 好 无 损 。 路 后 ,利 用 灌 浆 泵 先 压 水 检 查 管 路 是 否 漏 水 ,设 备 状 态 是 否 正 常 。 灌 浆 顺 序 推 移 施 灌 ,同 序 孔 由 低 位 向 高 位 分 序 施 灌 。 灌 浆 浆 液 的 浓 度 由 稀 到 浓 ,灌 浆 时 ,当 灌 浆 压 力 保 持 不 变 ,吸 浆 量 均 匀 减 少 时 ;或 当 吸 浆 量 不 变 ,压 力 均 匀 升 高 时 ,灌 浆 工 作 应 持 续 下 去 。 某 一 级 水 灰 比 浆 液 的 灌 注 量 达 到 某 一 数 量 时 而 压 力 与 吸 浆 量 均 无 改 变 或 改 变 不 显 著 ,应 改 浓 一 级 浆 液 继 续 灌 注 。 灌 浆 压 力 I 序 孔 为 0. 2MPa ,II序 孔 为 0. 4MPa。 灌 浆 孔 停 止 吸 浆 或 达 到 设 计 规 定 的 灌 浆 压 力 后 即 可 停 止 灌 浆 。 灌 浆 中 如 遇 到 漏 浆 ,应 根 据 具 体 情 况 采 用 嵌 缝 ,表 面 封 堵 ,加 浓 浆 液 ,降 低 压 力 ,间 歇 灌 浆 等 方 法 处 理 。 如 发 生 串 浆 ,应 对 被 串 孔 排 除 浓 浆 时 将 其 堵 塞 ,灌 浆 孔 继 续 灌 浆 。 从 拱 顶 沉 降 来 分 析 ,上 导 施 工 累 计 沉 降 占 总 沉 降 的 69 % ,下 导 施 工 占 沉 降 量 的 14 % ,拱 架 封 闭 后 的 沉 降 量 占 总 沉 降 的 11 % ,侧 导 施 工 时 的 沉 降 占 总 沉 降 的 6 %。 因 此 ,拱 架 下 沉 量 测 量 数 据 说 明 ,如 何 采 取 措 施 ,控 制 上 导 开 挖 过 程 中 的 沉 降 是 控 制 沉 降 的 关 键 。 5   结 束 语 从 南 京 地 铁 TA12 标 停 车 渡 线 大 跨 段 施 工 成 功 来 看 ,在 高 楼 林 立 的 城 市 里 ,其 地 下 工 程 施 工 中 ,浅 埋 暗 挖 的 矿 山 法 施 工 也 不 失 为 一 种 安 全 、有 效 、经 济 、方 便 的 好 方 法 。 而 它 成 功 的 关 键 在 于 双 侧 壁 导 坑 法 的 运 用 ,它 将 一 个 大 的 断 面 分 割 成 若 干 个 小 断 面 分 部 开 挖 施 工 ,步 步 为 营 ,稳 打 稳 扎 。 而 各 种 辅 助 工 法 的 运 用 为 整 个 大 断 面 隧 道 的 成 功 闭 合 提 供 了 细 节 上 的 保 证 ,从 加 固 围 岩 ,稳 定 掌 子 面 ,防 止 格 栅 下 沉 ,防 止 地 下 水 流 失 都 起 到 了 很 重 要 的 作 用 。 这 对 于 以 后 同 类 工 程 有 很 大 的 参 考 价 值 。 灌 浆 中 ,灌 浆 压 力 和 耗 浆 量 是 两 个 关 键 参 数 。 一 般 规 律 是 : 初 始 阶 段 压 力 低 ,耗 浆 量 增 大 。 正 常 阶 段 压 力 和 耗 浆 量 都 比 较 平 稳 。 灌 满 阶 段 耗 浆 量 迅 速 递 减 而 压 力 迅 速 升 高 。 灌 浆 中 就 按 照 上 述 规 律 进 行 控 制 。 4 监 控 量 测 结 果 及 反 馈 信 息 2 003 年 李 莲 花 ,郭 连 军 :矿 区 爆 破 图 的 计 算 机 识 别 1 11 第 9 期   具 体 作 法 :对 图 像 的 上 、左 、下 部 边 缘 区 域 进 行 三 次 行 扫 描 , 3   处 理 实 例 与 结 论 对 于 图 幅 为 640 坐 480 的 图 像 ,扫 描 宽 度 为 60 个 像 素 的 边 缘 区 域 。 这 里 所 谓 的 扫 描 是 指 沿 某 一 行 逐 个 提 取 各 点 的 颜 色 值 ,若 遇 到 黑 色 点 就 可 能 是 坐 标 线 ,对 在 这 个 黑 色 点 周 围 100 个 点 提 取 颜 色 值 ,把 所 有 检 测 到 的 黑 色 点 通 过 统 计 ,分 析 是 否 成 一 条 直 线 ,若 是 就 可 初 步 确 定 为 坐 标 线 ,根 据 统 计 结 果 的 斜 率 值 ,再 进 行 两 次 扫 描 ,以 检 验 在 预 定 区 域 是 否 出 现 同 一 条 坐 标 线 ,由 此 最 终 决 定 该 线 是 否 是 真 正 的 坐 标 线 。 用 此 方 法 可 以 把 所 有 出 现 的 坐 标 线 都 找 到 ,并 可 以 计 算 出 坐 标 线 的 斜 率 。 同 时 也 将 探 测 到 坐 标 网 线 交 点 的 图 像 坐 标 ,在 输 入 其 对 应 的 实 际 坐 标 后 ,就 可 计 算 坐 标 转 换 参 数 ,为 其 它 图 元 在 识 别 后 的 图 像 坐 标 向 实 际 坐 标 的 转 化 提 供 了 必 要 参 数 。 为 了 检 验 以 上 方 法 的 可 行 性 ,作 者 选 取 了 某 矿 1∶200 露 天 采 场 爆 区 的 硫 酸 纸 图 进 行 实 验 ,采 用 ScanProsa640U 图 像 扫 描 仪 按 250dpi 分 辨 率 、256 灰 度 级 扫 描 。 要 求 图 形 的 区 域 面 积 不 宜 过 大 ,以 一 个 坐 标 方 格 的 面 积 (100m 坐 100m) 大 小 为 宜 ,并 且 图 区 内 至 少 包 括 三 个 坐 标 线 交 点 ,这 样 即 可 以 满 足 图 形 的 定 位 及 拼 接 的 要 求 ,又 尽 量 减 小 图 形 扫 描 后 文 件 的 大 小 ,扫 描 后 获 得 一 幅 灰 度 图 像 。 经 过 图 像 的 边 界 的 锐 化 、图 像 二 值 化 、去 噪 声 预 处 理 后 , 得 到 了 一 幅 坐 标 格 网 线 和 其 它 图 元 线 划 相 混 合 的 二 值 图 像 (图 1) 。 按 以 上 所 述 的 方 法 ,以 C + + 语 言 编 程 实 现 ,自 动 提 取 的 坐 标 格 网 线 结 果 见 图 2。 从 图 2 可 见 ,原 图 上 的 坐 标 格 网 线 被 完 全 提 取 ,而 坐 标 十 字 线 的 提 取 对 与 之 相 连 和 覆 盖 的 其 它 线 划 的 没 有 受 到 影 响 ,这 些 线 划 的 连 通 性 和 完 整 性 没 有 破 坏 。 若 扫 描 图 像 上 坐 标 横 线 不 水 平 时 ,用 此 方 法 无 需 对 图 像 进 行 整 体 旋 转 。 2 . 2 坐 标 网 线 的 提 取 由 上 述 可 知 坐 标 格 网 线 本 身 不 是 必 需 的 矿 图 要 素 ,因 此 在 完 成 坐 标 网 线 的 识 别 后 ,应 将 他 们 提 取 出 来 。 根 据 坐 标 网 线 的 斜 率 从 边 界 开 始 逐 条 的 将 坐 标 线 提 取 出 来 ,即 将 原 位 置 的 黑 元 素 去 掉 。 但 由 此 带 来 的 问 题 是 :在 提 取 了 坐 标 格 网 线 后 ,那 些 与 坐 标 格 网 线 相 互 覆 盖 的 其 它 线 划 要 素 由 于 公 共 像 元 被 去 掉 ,从 而 造 成 这 些 线 划 的 断 裂 ,破 坏 了 它 们 的 连 通 性 和 完 整 性 ,为 了 便 于 后 续 自 动 跟 踪 处 理 ,还 要 修 复 这 些 线 划 ,使 它 们 保 持 连 通 性 和 完 整 性 。 因 此 在 坐 标 格 网 线 提 取 过 程 中 ,首 先 要 判 断 将 被 提 取 的 点 是 否 是 公 共 像 元 。 一 般 公 共 像 元 从 线 划 的 特 点 上 都 具 有 “ X”形 并 有 一 定 的 延 伸 ,将 具 有 这 样 形 状 的 中 心 像 元 被 认 为 是 公 共 像 元 ,要 将 其 保 留 。 这 样 进 行 坐 标 网 线 的 提 取 就 避 免 了 修 复 断 裂 线 划 的 工 作 。 图 2 自 动 提 取 的 坐 标 格 网 线 后 的 图 像 本 文 提 出 的 矿 图 爆 破 扫 描 图 像 坐 标 格 网 线 自 动 提 取 的 方 法 ,不 仅 适 用 于 爆 破 图 扫 描 图 像 的 处 理 ,对 其 他 矿 用 图 的 扫 描 图 也 同 样 适 用 ,能 取 得 良 好 的 结 果 。 2 . 3 爆 区 边 界 和 钻 孔 位 置 识 别 参 考 文 献 : 爆 区 边 界 线 的 识 别 采 用 数 字 图 像 处 理 方 法 中 的 边 界 追 踪 法 [ [ 1 ] 王 新 成 1 高 级 图 像 处 理 技 术 [ M]1 中 国 科 学 技 术 出 版 社 ,20011 2 ] 盛 业 华 ,等 1 矿 图 扫 描 图 像 中 坐 标 格 网 线 的 自 动 提 取 [J ]. 中 国 矿 业 大 学 学 报 ,19961 即 可 ,并 将 这 些 点 的 坐 标 值 存 入 数 据 文 件 border. dat 中 。 由 于 计 算 机 对 于 圆 这 种 图 形 的 识 别 比 较 困 难 ,采 用 鼠 标 点 击 的 方 式 。 用 鼠 标 点 击 钻 孔 内 部 ,再 由 计 算 机 找 出 圆 的 中 心 ,用 来 标 记 钻 孔 的 位 置 ,并 把 坐 标 值 写 入 数 据 文 件 holeposition 之 中 ,同 时 记 录 钻 孔 的 序 号 。 用 鼠 标 点 击 事 件 Mousedown 事 件 来 实 现 。 [ [ 3 ] [美 ]JonBates ,TimTompkins ,何 健 辉 ,董 方 鹏 等 译 ,实 用 VisualC + + 6 . 0 教 程 [ M]. 清 华 大 学 出 版 社 ,20001 4 ] 李 明 柱 ,单 肃 ,赵 光 启 1VisualC + + 最 新 编 程 实 践 与 技 巧 [ M ]. 北 京 航 空 航 天 大 学 出 版 社 ,20021 2 . 4 矢 量 爆 区 图 的 形 成 由 于 扫 描 图 形 文 件 比 较 大 ,若 直 接 把 各 爆 区 的 扫 描 图 形 文 件 直 接 存 放 在 硬 盘 上 ,将 会 占 很 大 的 空 间 。 根 据 前 面 所 得 出 的 坐 标 线 位 置 坐 标 、边 界 线 的 位 置 坐 标 、孔 位 坐 标 的 数 据 ,生 成 爆 区 图 的 矢 量 图 形 文 件 。 Automatic Identification of the Explosion Dra wings of a Mining Area L I Lian2hua ,Guo Lian2jun ( A nshan science and technology University , 2 15   水 平 图 的 形 成 水 平 图 是 利 用 爆 区 图 按 坐 标 线 进 行 拼 接 后 形 成 的 。 在 水 平 A nshan L iaonin 114044 , China) 图 上 有 坐 标 线 、各 爆 区 边 界 线 ,而 孔 位 不 在 水 平 图 上 显 示 ,水 平 图 的 图 区 面 积 要 大 些 。 由 于 爆 区 图 在 绘 制 时 是 为 了 突 出 爆 区 ,因 此 爆 区 图 的 坐 标 线 的 方 向 不 一 定 与 水 平 图 所 显 示 的 坐 标 线 方 向 相 一 致 ,所 以 爆 区 图 的 拼 接 的 关 键 在 于 要 进 行 坐 标 旋 转 。 以 某 一 坐 标 线 交 点 为 基 点 ,由 通 过 这 点 的 坐 标 线 的 斜 率 换 算 出 要 旋 转 的 角 度 值 ,以 这 个 角 度 为 旋 转 爆 区 的 边 界 ,并 按 坐 标 线 的 位 置 关 系 把 这 个 边 界 线 叠 加 在 水 平 图 上 。 Abstract : In this paper , an identification method is presented , which is used for identifying the scanned explosion drawings of a mining area by a comput2 er. The main idea is how to extract and identify the coordinate grid lines auto2 matically. This method avoids repairing the ruptures of other linear features caused by extraction of coordinate grid lines. The experimental result shows that this method is simple and work efficiently. Key words : The explosion drawings of a mining area ; scanned maps ; identify by computer 通 过 上 面 的 操 作 可 以 完 成 矿 区 爆 破 图 的 自 动 识 别 及 处 理 。
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