彩譜高光譜相機對于露天礦場礦石白度分級檢測應用

一、引言

露天礦場的礦石白度分級檢測是一項重要的工作，對于礦產資源的有效利用和精細化加工具有決定性的影響。傳統的檢測方法主要依賴人工操作，不僅效率低下，而且易受主觀因素影響。因此，采用先進的檢測技術對于提高礦石白度分級檢測的準確性和效率至關重要。本文將介紹彩譜高光譜相機在露天礦場礦石白度分級檢測中的應用。

二、背景

客戶需要大面積檢測礦山礦石的白度，但是通過人工或者手持白度儀檢測效率低下，急需一個效率更高的檢測方式。

本次分級檢測應用了400-1000nm的高光譜相機，采用彩譜科技（浙江）有限公司產品FS13進行相關研究。光譜范圍在400-1000nm，波長分辨率優于2.5nm，可達1200個光譜通道。采集速度全譜段可達128FPS，波段選擇后最高3300Hz（支持多區域波段選擇）。

         圖1                           圖2

三、實驗室檢測

首先將四塊礦石放置在傳輸臺上使用FS-13進行檢測后得出400-1000nm下不同白度碳酸鈣的反射率情況。

圖3

圖4

從圖4中看出一級白度和二級白度比較相似，依據整體波形可以將一二級納為一個類別，三級四級區分度很明顯。四級白度斜率高，三級斜率低，且整體與一級二級差異較大，容易區分。

四、現場檢測

拍攝時間：2023年11月07日15:00

圖5

圖5為現場搭設高光譜相機FS-23與臺架進行檢測。

圖6

技術人員選定圖6中一塊白度為二級的碳酸鈣，距離其50m左右進行拍攝，建模后標定該波段曲線對圖中礦石進行反演，右圖發紅光部位則是白度同為二級的碳酸鈣。

圖7

圖7為20m處二級碳酸鈣標定實地拍攝圖，與反演效果圖。

圖8

圖8為20m處一級碳酸鈣標定實地拍攝圖，與反演效果圖。

圖9

圖9為50m處一級碳酸鈣標定實地拍攝圖，與反演效果圖。

圖10

圖10為50m處將參數值（相似度閾值，閾值越高對相似度要求越高）由0.993調整為0.99后，反選后的相似波段的一級碳酸鈣比例大幅度提升。

圖11

圖12

圖11和圖12為50m處選定一塊白度為二級碳酸鈣調整閾值進行反演效果圖。

五、結論

1.實驗室檢測

可使用400-1000nm高光譜相機FS-13+臺架，檢測碳酸鈣白度分級，在識別的可行性上來說，完全可行，同時發現一級白度和二級白度的反射率差異十分微小，僅發現倆處微小差異，如下圖所示：

2.現場檢測

可使用便攜式高光譜相機FS-23拍攝實地情況且反演出具體位置，主要反演了一級碳酸鈣和二級碳酸鈣，在調整模型閾值時，精度逐步提高，所以能將此區域的一級白度和二級白度反演出大致區域，不足之處是僅僅使用了單一模型，準確性還有很大的提升空間。

3.無人機高光譜檢測

如后續需要進行大面積、高效地檢測碳酸鈣白度級數，可采用無人機載高光譜測量系統進行檢測，無人機載高光譜測量系統具有高效率、低功耗的特點，可提供高穩定性的光譜圖像采集。

彩譜高光譜相機在露天礦場礦石白度分級檢測中的應用取得了一定的成功。通過對彩譜高光譜數據的獲取和分析處理，實現了對礦石白度的精確檢測，提高了檢測的準確性和效率，降低了人工操作的誤差。相信在未來，隨著技術的進一步發展，彩譜高光譜相機也將在露天礦場礦石的白度分級檢測領域發揮更大的作用，并且為礦產資源的有效利用和精細化加工提供更強大的技術支持。