一种自动识别煤镜质体的多维算法及设备技术领域
本发明涉及煤化工领域识别煤中镜质组及其检测的方法，尤其涉及一种自动识别煤镜
质体的多维算法及设备。
背景技术
目前，检测煤的镜质组反射率主要依靠人工进行，劳动强度大、速度慢、时效性差。
因此企业急需一种自动检测方法及设备代替人工检测。目前自动煤岩检测设备可分为3
种：光度计法、图像法和多特征镜质体识别法。其中：光度计法仅适合人工检测；图像法
在检测过程中受到不同煤阶煤镜质组灰度高低不同的影响，且对图像的焦距要求严格，因
此误差较大；而多特征镜质体识别方法在运算过程中需要10组参数同时参与运算，因此
运算量大，检测速度慢，且样品的位移和准焦过程中控制精度不足，也会影响测量结果。
发明内容
本发明提供了一种自动识别煤镜质体的多维算法，通过提取12个精确到0.001％的原
始数据做为参数，经平整度、大小、形状、色度参数逐级限定，再经过动态变量的限制，
逐级、快速、准确的辨别煤种镜质体测得反射率，并采用三轴联动自控平台，使得样品的
位移控制为微米级别，样品的位移及准焦控制精确，解决了人工检测劳动强度大、速度慢、
时效性差的问题，并简化了数据的计算量；本发明同时提供了用于实现此算法的设备。
为了达到上述目的，本发明采用以下技术方案实现：
一种自动识别煤镜质体的多维算法，采用电荷耦合面阵检测器CCD提取12个精度为
0.001％的原始特征数据，采用多维限定算法对12个原始特征数据的平整度、大小、形状
及色度逐级进行限定计算；对满足要求的数据进行下一级运算，对不满足要求的数据终止
运算；对满足限定条件的计算结果再经界限函数进行限制，满足界限函数的识别煤为镜质
体。
一种自动识别煤镜质体的多维算法，具体包括如下步骤：
1)由数据提取精度为0.001％的电荷耦合面阵检测器CCD直接提取每一检测单元12
个原始特征数据参与运算；
2)将12个原始特征数据按下列公式进行计算：
a.平整度限定：
S1＝0.637X1+0.896X2+1.295X3；
S2＝0.986X1+0.793X2+1.115X3；
S＝S1-S2；
式中：S为计算结果；X1-3为采集到的平整度参数，其中X1为平整度参数1、X2为平
整度参数2、X3为平整度参数3；
当S值≤0.2时，满足平整度限定要求并进行下一级运算，对不满足该限定的数据
终止运算；
b.大小限定：
T1＝0.457X4+0.396X5+0.002X6；
T2＝0.558X4+0.231X5+0.012X6；
T＝T1-T2；
式中：T为计算结果；X4-6为采集到的大小参数，其中X4为大小参数1、X5为大小参
数2、X6为大小参数3；
当T值≥0.46时，满足大小限定要求并进行下一级运算，对不满足该限定的数据终
止运算；
c.形状限定：
Y1＝0.876X7+0.573X8+0.396X9；
Y2＝0.798X7+0.602X8+0.438X9；
Y＝Y1-Y2；
式中：Y为计算结果；X7-9为采集到的形状参数，其中X7为形状参数1、X8为形状参
数2、X9为形状参数3；
当0.32≥Y值≥0.44时，满足形状限定要求并进行下一级运算，对不满足该限定的
数据终止运算；
d.色度限定：
C1＝0.912X10+0.796X11+0.537X12；
C2＝0.879X10+0.801X11+0.598X12；
C＝C1-C2；
式中：C为计算结果；X10-12为采集到的色度参数，其中X10为色度参数1、X11为色度
参数2、X12为色度参数3；
当0.95≥C值≥1.06时，满足色度限定要求并进行下一级运算，对不满足该限定的
数据终止运算；
3)将满足步骤2)初步判断为镜质体的区域，再经界限函数进行限制；
F＝k1S+k2T+k3Y+k4C
式中：F为计算结果；k1-4为界限参数，界限参数为动态可变参数，由实验中实测得
到；
当F值≥1.00时，满足界限函数要求，识别为镜质体。
用于实现一种自动识别煤镜质体的多维算法的设备，包括光学显微镜、三轴自控平台、
电荷耦合面阵检测器CCD和连接接口，所述电荷耦合面阵检测器CCD精度为0.001％，通
过连接接口与光学显微镜相连；三轴自控平台设置在光学显微镜下方，实验用的样品放置
在三轴自控平台上并可在XYZ轴三个方向移动。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
1)采用高精度电荷耦合面阵检测器CCD直接提取原始特征数据，精度达0.001％；
2)采用多维算法对提取数据进行高精度运算，使得镜质组识别精确度接近100％，并
提高了检测效率；
3)使用三轴自控平台，可自动控制样品在X、Y、Z轴方向上的位移，且X、Y轴精度
可达1微米、Z轴精度可达0.1微米；
4)所用设备简单，操作方便，精度高；
5)解决了人工检测劳动强度大、速度慢、时效性差的问题。
附图说明
图1是本发明所述设备的结构示意图。
图中：1.电荷耦合面阵检测器CCD2.连接接口3.光学显微镜4.样品5.三轴
自控平台
具体实施方式
下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步说明：
见图1，是本发明所述设备的结构示意图。本发明所述一种自动识别煤镜质体的多维
算法，采用电荷耦合面阵检测器CCD1提取12个精度为0.001％的原始特征数据，采用多
维限定算法对12个原始特征数据的平整度、大小、形状及色度逐级进行限定计算；对满
足要求的数据进行下一级运算，对不满足要求的数据终止运算；对满足限定条件的计算结
果再经界限函数进行限制，满足界限函数的识别煤为镜质体。
一种自动识别煤镜质体的多维算法，具体包括如下步骤：
1)由数据提取精度为0.001％的电荷耦合面阵检测器CCD1直接提取每一检测单元12
个原始特征数据参与运算；
2)将12个原始特征数据按下列公式进行计算：
a.平整度限定：
S1＝0.637X1+0.896X2+1.295X3；
S2＝0.986X1+0.793X2+1.115X3；
S＝S1-S2；
式中：S为计算结果；X1-3为采集到的平整度参数，其中X1为平整度参数1、X2为平
整度参数2、X3为平整度参数3；
当S值≤0.2时，满足平整度限定要求并进行下一级运算，对不满足该限定的数据
终止运算；
b.大小限定：
T1＝0.457X4+0.396X5+0.002X6；
T2＝0.558X4+0.231X5+0.012X6；
T＝T1-T2；
式中：T为计算结果；X4-6为采集到的大小参数，其中X4为大小参数1、X5为大小参
数2、X6为大小参数3；
当T值≥0.46时，满足大小限定要求并进行下一级运算，对不满足该限定的数据终
止运算；
c.形状限定：
Y1＝0.876X7+0.573X8+0.396X9；
Y2＝0.798X7+0.602X8+0.438X9；
Y＝Y1-Y2；
式中：Y为计算结果；X7-9为采集到的形状参数，其中X7为形状参数1、X8为形状参
数2、X9为形状参数3；
当0.32≥Y值≥0.44时，满足形状限定要求并进行下一级运算，对不满足该限定的
数据终止运算；
d.色度限定：
C1＝0.912X10+0.796X11+0.537X12；
C2＝0.879X10+0.801X11+0.598X12；
C＝C1-C2；
式中：C为计算结果；X10-12为采集到的色度参数，其中X10为色度参数1、X11为色度
参数2、X12为色度参数3；
当0.95≥C值≥1.06时，满足色度限定要求并进行下一级运算，对不满足该限定的
数据终止运算；
3)将满足步骤2)初步判断为镜质体的区域，再经界限函数进行限制；
F＝k1S+k2T+k3Y+k4C
式中：F为计算结果；k1-4为界限参数，界限参数为动态可变参数，由实验中实测得
到；
当F值≥1.00时，满足界限函数要求，识别为镜质体。
用于实现一种自动识别煤镜质体的多维算法的设备，包括光学显微镜3、三轴自控平
台5、电荷耦合面阵检测器CCD1和连接接口2，所述电荷耦合面阵检测器CCD1精度为
0.001％，通过连接接口2与光学显微镜3相连；三轴自控平台5设置在光学显微镜3下方，
实验用的样品4放置在三轴自控平台5上并可在XYZ轴三个方向移动。
实验时，先开启检测仪器，采用钆镓石榴石、钇铝石榴石、蓝宝石、K9玻璃标准片
对仪器进行校正，仪器校正好后将样品置于三轴自控平台5上，由电荷耦合面阵检测器
CCD1对数据进行采集，然后按本发明所述多维算法对得到的数据进行分区域运算限定；
镜质体部分数据结果进行保存，并自动生成检测报告。