融合雷达图像多域鲁棒特征与改进FCM算法的粗糙煤壁煤岩分界识别方法
田莹1
李春志1
陈硕1
王子豪1
吕馥言1
张强1
胡成军2
1.山东科技大学机械电子工程学院,山东 青岛 2665902.中煤(天津)地下工程智能研究院有限公司,天津 300131
摘要：在空间有限、传感器布设受限的采掘工作面,构建基于单一探地雷达设备的煤岩结构感知系统具有重要工程意义.其中,裸露粗糙煤壁煤岩分界识别是系统构建中亟需解决的关键难题.针对单一特征或同一信息域组合特征难以全面准确表征煤岩电性差异,以及模糊C均值(FCM)算法因采用等权重策略而导致识别精度受限等问题,提出了一种融合雷达图像多域鲁棒特征与改进FCM算法的粗糙煤壁煤岩分界识别方法.首先,从时域、频域、时-频域和小波域中,共提取 12项能有效表征煤岩电性差异的电磁特征,并通过正演模拟验证其有效性;随后,构建 3类具有不同均方根高度的粗糙表面模型,分别计算各特征的变异系数均值及特征间的皮尔逊相关系数,选择包络面积、脉宽、频谱中心、相位变化率、瞬时频率均值、瞬时相位均值及尺度能量比共 7项特征,构建面向粗糙煤壁煤岩过渡区域识别的多域鲁棒性特征空间.在FCM算法基础上,引入位置编码、L1范数距离度量、模糊度判据、标签中值滤波与真值判断策略,增强其对煤岩空间分布连续性的感知能力.进一步引入注意力机制,动态调整特征权重,实现煤岩过渡区域的聚类识别.最后,结合煤岩界面在过渡区域的空间分布特性,实现煤岩分界识别.试验结果表明,所提出方法可实现裸露粗糙煤壁煤岩分界的有效识别,识别误差为2.6%.
关键词：探地雷达粗糙煤岩界面多域特征注意力机制模糊C均值
分类号：TD421(矿山机械)
资助基金：国家自然科学基金(52174144)
论文发表日期：2025-11-30
在线出版日期：2025-12-15（本平台首次上网日期，不代表文献的发表时间）
页数：13( 229-241 )
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