楊芃飏，張曉民，楊 敏，任金彬，陳天星，馬蓮凈，賀攀陽(yáng)，宋學(xué)文，劉迎春，劉 迪，楊文文

（1.西安建筑科技大學(xué)資源工程學(xué)院，陜西 西安 710055；2.金堆城鉬業(yè)股份有限公司，陜西 華縣 710000；3.北京裕德成科貿(mào)有限公司，北京 100085）

輝鉬礦礦床中主要的金屬礦物有輝鉬礦、黃鐵礦，非金屬礦物有石英、鉀長(zhǎng)石、黑云母。其中，黃鐵礦、石英、鉀長(zhǎng)石等為高硬度礦物，黑云母為易碎礦物，硬度差異較大的礦石相互依存[1]，破碎磨礦時(shí)不同礦物顆粒間的接觸面強(qiáng)度較弱，被激發(fā)的裂紋會(huì)沿著礦物顆粒接觸邊界擴(kuò)展[2]。因此，主要礦物的分布特征[3]會(huì)對(duì)破碎磨礦效果有較大影響，如不根據(jù)主要礦物的分布特征合理安排給料，則極易造成磨礦粒度過(guò)粗或輝鉬礦過(guò)磨。當(dāng)磨礦粒度過(guò)粗時(shí)，礦物解離度不夠，則影響回收率，過(guò)磨則導(dǎo)致細(xì)粒礦物難以有效浮選，造成鉬金屬損失，影響經(jīng)濟(jì)效益。

光譜成像具有“圖譜合一”的特點(diǎn)，可同時(shí)得到地物的圖像和光譜信息，因其信息豐富、數(shù)據(jù)采集快速的優(yōu)勢(shì)廣泛應(yīng)用于地質(zhì)找礦、遙感探測(cè)等領(lǐng)域[4]。光譜成像可在礦區(qū)開(kāi)展大范圍的巖性識(shí)別，對(duì)整個(gè)研究區(qū)的礦物蝕變特征進(jìn)行研究，完成地質(zhì)勘探。光譜成像在識(shí)別和判斷礦石種類(lèi)時(shí)無(wú)需制備粉末、切片等樣品即可完成瞬態(tài)大范圍的數(shù)據(jù)采集[5-6]。在選礦領(lǐng)域，現(xiàn)有的光學(xué)顯微鏡分析、化學(xué)分析、X 射線(xiàn)衍射分析、礦物解離分析等方法常用于觀(guān)察巖石組分與結(jié)構(gòu)等特征、采集地層中各種礦物的礦物組合和成分含量來(lái)描述地層巖性，而在選礦過(guò)程中識(shí)別礦物分布特征、為改進(jìn)給料提供依據(jù)等應(yīng)用較少，且對(duì)礦石進(jìn)行礦物學(xué)特征檢測(cè)需要一定時(shí)間周期[7]，導(dǎo)致原礦數(shù)據(jù)采集滯后。因此，采用光譜成像對(duì)原礦性質(zhì)觀(guān)測(cè)分析，將地質(zhì)領(lǐng)域的快速信息采集方法應(yīng)用于選礦流程，對(duì)實(shí)現(xiàn)礦山選礦時(shí)原礦性質(zhì)的快速檢測(cè)、改進(jìn)給料方案具有重要意義。近年來(lái)國(guó)內(nèi)外研究者開(kāi)發(fā)了許多光譜儀，國(guó)外的儀器采集數(shù)據(jù)豐富但使用成本高，國(guó)內(nèi)的儀器使用成本低，但是工作的光譜波段主要為可見(jiàn)光-近紅外波段[8-10]，而礦物呈現(xiàn)的光譜吸收特征卻主要分布在短波紅外波段[11]，采用端元分解[12-14]等常用光譜分析方法無(wú)法準(zhǔn)確分解出各種礦石的純像元、區(qū)分不同礦物成分。

為實(shí)現(xiàn)可見(jiàn)光-近紅外波段的礦物組分快速區(qū)分，從而識(shí)別主礦物分布特征，以輝鉬礦礦石為研究對(duì)象，提出了一種基于豪斯多夫距離和歐氏距離的輝鉬礦主礦物分布特征快速識(shí)別方法。該方法通過(guò)巖石薄片確定主礦物組分，采用豪斯多夫距離和歐氏距離定量描述各礦物組分光譜曲線(xiàn)的差異，快速區(qū)分輝鉬礦中的主要礦物組分，通過(guò)對(duì)兩種曲線(xiàn)相似度計(jì)算結(jié)果的統(tǒng)計(jì)，總結(jié)礦物分布的間距以及分布密集程度，并對(duì)兩種曲線(xiàn)距離計(jì)算方法適用性進(jìn)行比較。

1 材料與方法

1.1 樣品采集

某斑巖鉬礦床位于華北克拉通南緣東秦嶺鉬礦帶的西端。該鉬礦床目前鉬金屬儲(chǔ)量97.8 萬(wàn)t，為超大型鉬礦床。礦區(qū)北部分布有太古界太華群片麻巖和混合巖，構(gòu)成基底構(gòu)造層；礦區(qū)出露地層有中元古界熊耳群火山巖，礦區(qū)南部的上元古界官道口群高山河組不整合覆蓋于熊耳群之上，巖性主要為石英巖、泥巖和板巖。礦體以含礦花崗斑巖為中心，斑巖體即為礦體，發(fā)育多組不規(guī)則的石英硫化物網(wǎng)脈。礦石類(lèi)型分為三種，即花崗斑巖型、玄武安山巖型、石英巖型[15]。從選礦廠(chǎng)采區(qū)現(xiàn)場(chǎng)的兩個(gè)不同爆堆采集質(zhì)地較好的輝鉬礦礦石樣品，對(duì)樣品采集光譜數(shù)據(jù)。

本文光譜數(shù)據(jù)利用Specim IQ 高光譜相機(jī)拍照掃描獲取，光譜相機(jī)波長(zhǎng)范圍為400～1 000 nm，通道數(shù)1 024，光譜分辨率5.5 nm，視場(chǎng)角為38°，光譜波段數(shù)為204。

1.2 巖石薄片分析主礦物組成

通過(guò)光譜曲線(xiàn)相似度的計(jì)算分析區(qū)分出400～1 000 nm 波段輝鉬礦的主礦物分布特征，采用巖石薄片對(duì)兩個(gè)采樣點(diǎn)礦石樣品的礦物組成進(jìn)行分析，確定輝鉬礦的主礦物組成。

在樣品表面挑選具有代表性的區(qū)域，保證切片區(qū)域可以代表巖石的礦物特征。具體選取方法為：在明顯定向構(gòu)造特征的區(qū)域，選擇垂直層理、片理、片麻理等構(gòu)造的位置；在包含礫石、混合巖化等不均勻結(jié)構(gòu)構(gòu)造的巖石區(qū)域，選擇各種不均勻結(jié)構(gòu)構(gòu)造豐富的位置；在具有接觸關(guān)系的區(qū)域選擇既包含接觸面，又垂直于接觸面的位置。切片后將巖石兩面拋光，用環(huán)氧樹(shù)脂固定于載玻片上，研磨巖石切片未粘貼的一面至切片厚度為0.03 mm，拋光洗凈。

樣品制備完成后，采用偏反光顯微鏡對(duì)樣品進(jìn)行觀(guān)察，使用偏光觀(guān)測(cè)模式觀(guān)察非金屬礦物的組成，使用反光觀(guān)測(cè)模式觀(guān)察金屬礦物的組成。

1.3 光譜測(cè)試

對(duì)從兩個(gè)不同爆堆采集的輝鉬礦礦石樣品進(jìn)行了光譜測(cè)試。在礦石樣本的光譜圖像上選取數(shù)據(jù)提取位置，利用IDL 編程批量提取出光譜曲線(xiàn)的坐標(biāo)信息，采用Matlab 編程繪制并重疊光譜曲線(xiàn)，具體步驟如下所述。

1）確定提取光譜數(shù)據(jù)位置。對(duì)高光譜圖像進(jìn)行數(shù)據(jù)提取的工作包括在拍攝后獲得的圖像中選取合適的直線(xiàn)位置并將直線(xiàn)上每一點(diǎn)的光譜曲線(xiàn)以坐標(biāo)的形式導(dǎo)出。將礦石樣品拍攝獲取高光譜圖像后，通過(guò)ENVI 軟件將圖像打開(kāi)，在圖像上確定選取直線(xiàn)位置，確定其起點(diǎn)終點(diǎn)坐標(biāo)。批量完整的調(diào)取直線(xiàn)上每一點(diǎn)的光譜數(shù)據(jù)，采用IDL 軟件編程的方法讀取每個(gè)點(diǎn)的光譜曲線(xiàn)數(shù)據(jù)，并以橫坐標(biāo)波段、縱坐標(biāo)反射率的形式導(dǎo)出為txt 文本。

2）曲線(xiàn)繪制與重疊。每一點(diǎn)光譜曲線(xiàn)因光照強(qiáng)度不同而導(dǎo)致反射率整體偏高或偏低。為了消除光照強(qiáng)度的影響，只對(duì)比曲線(xiàn)形狀趨勢(shì)相似度，因此，在繪圖時(shí)將每條曲線(xiàn)向基準(zhǔn)線(xiàn)平移，重疊在一起。

1.4.1 歐氏距離

歐氏距離[16-18]是指在空間中兩點(diǎn)之間的真實(shí)距離或者向量的自然長(zhǎng)度，在二維空間和三維空間中，歐氏距離就是兩點(diǎn)之間的實(shí)際距離。

在二維空間中，假設(shè)兩個(gè)樣本點(diǎn)分別為（x1,y1）、（x2,y2），則兩個(gè)樣本點(diǎn)的歐氏距離計(jì)算見(jiàn)式（1）。

在n維空間中，假設(shè)兩個(gè)樣本點(diǎn)分別為（x1,y1,…,n1）、（x2,y2,…,n2），則兩個(gè)樣本點(diǎn)的歐氏距離計(jì)算見(jiàn)式（2）。

兩條曲線(xiàn)計(jì)算歐氏距離的方法就是計(jì)算兩條曲線(xiàn)對(duì)應(yīng)點(diǎn)的空間距離的平均值。歐氏距離越小，說(shuō)明相似度越高。歐氏距離計(jì)算簡(jiǎn)單清晰，適用于低維數(shù)據(jù)，缺點(diǎn)是不能度量不同長(zhǎng)度的曲線(xiàn)相似性，通常在使用歐式距離度量之前，需要對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行歸一化處理。

1.4.2 豪斯多夫距離

豪斯多夫距離是描述兩組點(diǎn)集合之間相似程度的一種量度，它是兩個(gè)點(diǎn)集合之間距離的一種定義形式：假設(shè)有兩組點(diǎn)集合A=｛a1，…，ap｝，B=｛b1，…，bq｝，則這兩個(gè)點(diǎn)集合之間的豪斯多夫距離定義見(jiàn)式（3）～式（5）。

1.4 數(shù)據(jù)分析方法

式中：‖·‖為點(diǎn)集合A和點(diǎn)集合B間的距離范式（如歐氏距離）。式（3）稱(chēng)為雙向豪斯多夫距離，是豪斯多夫距離的最基本形式；h（A，B）和h（B，A）分別稱(chēng)為從點(diǎn)集合A到點(diǎn)集合B和從點(diǎn)集合B到點(diǎn)集合A的單向豪斯多夫距離，即h（A，B）實(shí)際上首先對(duì)點(diǎn)集合A中的每個(gè)點(diǎn)ai到距離此點(diǎn)ai最近的點(diǎn)集合B中點(diǎn)bj之間的距離‖ai－bj‖進(jìn)行排序，然后取該距離中的最大值作為h（A，B）的值。h（B，A）同理可得。由式（3）可知，雙向豪斯多夫距離H（A，B）是單向距離h（A，B）和h（B，A）兩者中的較大者，它度量了兩個(gè)點(diǎn)集間的最大不匹配程度，雙向豪斯多夫距離越小，匹配程度越高[19-20]。豪斯多夫距離適用于兩個(gè)點(diǎn)集間的距離計(jì)算，缺點(diǎn)是在圖像存在噪聲污染或遮擋等情況時(shí)，豪斯多夫距離很容易造成誤匹配。

2 實(shí)驗(yàn)結(jié)果

2.1 巖石薄片分析結(jié)果

對(duì)巖石薄片樣品的主要礦物組分進(jìn)行觀(guān)察分析。分別采用偏光觀(guān)測(cè)模式與反光觀(guān)測(cè)模式觀(guān)察巖石薄片中的非金屬礦物與金屬礦物，利用顯微鏡下方光源透射過(guò)巖石薄片與顯微鏡上方光源反射自巖石光片表面的光線(xiàn)，調(diào)整合適光源強(qiáng)度與焦距得到清晰的巖石顯微成像，觀(guān)察非金屬礦物與金屬礦物的礦物特征，確定礦物組成。

如圖1（a）所示，根據(jù)晶體呈黑色、深褐、帶有綠色，呈假六方板狀、片狀，集合體為葉片狀和鱗片狀或放射狀，解理極完全等特征確定出黑云母。如圖1（b）所示，根據(jù)表面混濁，呈土紅褐色塵土狀，負(fù)低突起，有解理和雙晶的特征確定出鉀長(zhǎng)石。如圖1（c）所示，根據(jù)顆粒呈灰色、乳白色，薄片中無(wú)色透明表面光滑，正低突起，見(jiàn)不到雙晶這些特征確定出石英。如圖1（d）所示，根據(jù)反射色呈淺銅黃色，無(wú)多色性，結(jié)合棱角狀碎粒判斷為黃鐵礦。

圖1 試驗(yàn)樣品主要礦物組分Fig.1 Main mineral components of test samples

2.2 光譜分析

測(cè)量時(shí)調(diào)整相機(jī)到礦樣的距離以獲得最高的分辨率，在兩類(lèi)礦樣表面分別對(duì)輝鉬礦礦石的主要礦物石英、鉀長(zhǎng)石、黃鐵礦、黑云母提取光譜曲線(xiàn)，所有樣本的光譜測(cè)試結(jié)果如圖2 所示。

圖2 試驗(yàn)樣品光譜反射率曲線(xiàn)Fig.2 Spectral reflectance curves of test samples

由圖2 可知，石英樣品在400～490 nm 波段反射率下降，在490 nm 左右出現(xiàn)波谷，在490～550 nm 波段反射率上升，在550～650 nm 波段反射率基本保持不變，在650～1 000 nm 波段反射率上升；鉀長(zhǎng)石樣品在400～450 nm 波段反射率呈下降趨勢(shì)，在450 nm左右出現(xiàn)波谷，在450～550 nm 波段反射率略有上升，在550～600 nm 波段反射率快速上升，在600～900 nm波段反射率平滑上升，在900～1 000 nm 波段反射率快速升高；黃鐵礦樣品在400～450 nm 波段反射率呈下降趨勢(shì)，在450 nm 左右出現(xiàn)波谷，在450～700 nm波段反射率呈上升趨勢(shì)，在700～1 000 nm 波段反射率先略微下降后上升；黑云母樣品在400～700 nm 波段反射率呈下降趨勢(shì)，在700 nm 左右出現(xiàn)波谷，在700～1 000 nm 波段反射率呈上升趨勢(shì)。

通過(guò)分析可知，在400～1 000 nm 波段石英、鉀長(zhǎng)石、黃鐵礦光譜曲線(xiàn)的波谷位置相近，且曲線(xiàn)趨勢(shì)都基本為先下降后上升；黑云母光譜曲線(xiàn)較為平滑，波谷不明顯，基于光譜曲線(xiàn)波峰波谷等特征區(qū)分4類(lèi)礦石具有難度。因此，采用計(jì)算曲線(xiàn)相似度的方法定量描述不同礦石在400～1 000 nm 波段光譜曲線(xiàn)的差異，實(shí)現(xiàn)區(qū)分主礦物、快速識(shí)別主礦物分布特征的目的。

2.3 基于曲線(xiàn)距離計(jì)算光譜曲線(xiàn)相似度

選取的直線(xiàn)上不同點(diǎn)的光譜曲線(xiàn)會(huì)因?yàn)樵擖c(diǎn)處礦石種類(lèi)的影響而出現(xiàn)形狀趨勢(shì)上的區(qū)別，因此，根據(jù)曲線(xiàn)形狀的不同可以標(biāo)記出直線(xiàn)上的異常點(diǎn)，從而確定不同礦石出現(xiàn)的位置。為了定量表示曲線(xiàn)形狀的差異，采用計(jì)算曲線(xiàn)相似度方法。利用豪斯多夫距離與歐氏距離對(duì)某輝鉬礦的兩類(lèi)樣品的光譜測(cè)試數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，根據(jù)重疊后曲線(xiàn)圖像，選取一條形狀趨勢(shì)普遍的曲線(xiàn)為基準(zhǔn)線(xiàn)，調(diào)用計(jì)算豪斯多夫距離與歐氏距離的程序，計(jì)算出每條曲線(xiàn)與基準(zhǔn)線(xiàn)的相似度，計(jì)算出的距離數(shù)值越小代表相似度越高。根據(jù)相似度點(diǎn)狀圖獲得曲線(xiàn)距離值較大，即相似度較低的異常點(diǎn)，異常點(diǎn)的位置即為不同種類(lèi)礦石的位置。

分別根據(jù)光譜圖像的分辨率提取選取直線(xiàn)位置上所有點(diǎn)的光譜數(shù)據(jù)，保證數(shù)據(jù)點(diǎn)間隔最小，對(duì)主礦物分布特征分析最精確，其中前后兩個(gè)點(diǎn)間隔0.28 mm，一號(hào)采礦點(diǎn)原礦所取直線(xiàn)位置處共提取104 個(gè)點(diǎn)，二號(hào)采礦點(diǎn)原礦所取直線(xiàn)位置處共提取425 個(gè)點(diǎn)。所有樣品的主礦物分布特征與豪斯多夫距離、歐氏距離計(jì)算結(jié)果對(duì)比如圖3 和圖4 所示。

圖3 一號(hào)采礦點(diǎn)樣品數(shù)據(jù)提取位置與豪斯多夫距離、歐氏距離結(jié)果Fig.3 Results of sample data extraction location,Hausdorff Distance and Euclidean Distance at No.1 mining site

圖4 二號(hào)采礦點(diǎn)樣品數(shù)據(jù)提取位置與豪斯多夫距離、歐氏距離結(jié)果Fig.4 Results of sample data extraction location,Hausdorff Distance and Euclidean Distance at No.2 mining site

一號(hào)采礦點(diǎn)原礦所取直線(xiàn)位置處共提取104 個(gè)點(diǎn)處的光譜曲線(xiàn)，提取直線(xiàn)位置如圖3（a）所示，經(jīng)曲線(xiàn)重疊后在曲線(xiàn)重合程度最高處挑選56 號(hào)點(diǎn)處的黑云母光譜曲線(xiàn)為基準(zhǔn)曲線(xiàn)。由圖3（b）和圖3（c）可知，兩種曲線(xiàn)距離計(jì)算結(jié)果基本一致，在39 號(hào)點(diǎn)～47 號(hào)點(diǎn)條帶狀紋理處兩種曲線(xiàn)距離開(kāi)始上升，說(shuō)明條帶處的礦石礦物組分與基準(zhǔn)礦物黑云母不同；其中，39 號(hào)點(diǎn)～43 號(hào)點(diǎn)的黃鐵礦處對(duì)應(yīng)的兩種曲線(xiàn)距離值都為最大，即曲線(xiàn)相似度最低，豪斯多夫距離均值約為12.90，歐氏距離均值約為1.10；44 號(hào)點(diǎn)～47號(hào)點(diǎn)及90 號(hào)點(diǎn)處的石英曲線(xiàn)距離值也偏高，豪斯多夫距離均值約為2.00，歐氏距離均值約為0.50；直線(xiàn)上其他點(diǎn)處黑云母對(duì)應(yīng)的曲線(xiàn)距離小，豪斯多夫距離均值約為0.09，歐氏距離均值約為0.08，曲線(xiàn)相似度高。

二號(hào)采礦點(diǎn)原礦所取直線(xiàn)位置處共提取425 個(gè)點(diǎn)處的光譜曲線(xiàn)，提取直線(xiàn)位置如圖4（a）所示，依據(jù)上述相同方法挑選183 號(hào)點(diǎn)處的鉀長(zhǎng)石光譜曲線(xiàn)為基準(zhǔn)線(xiàn)，對(duì)比圖4（b）和圖4（c）中兩種曲線(xiàn)距離計(jì)算結(jié)果也基本一致。在所取直線(xiàn)上120 號(hào)點(diǎn)～150 號(hào)點(diǎn)、223 號(hào)點(diǎn)～235 號(hào)點(diǎn)、292 號(hào)點(diǎn)～304 號(hào)點(diǎn)對(duì)應(yīng)的3 個(gè)白色條帶狀石英處兩種曲線(xiàn)距離值快速升高，豪斯多夫距離均值約為3.30，歐氏距離均值約為0.60，即礦石光譜曲線(xiàn)相似度降低；其中，130 號(hào)點(diǎn)～131 號(hào)點(diǎn)黃鐵礦處的曲線(xiàn)距離值最大，曲線(xiàn)相似度最低，豪斯多夫距離均值約為5.70，歐氏距離均值約為1.03；其他處鉀長(zhǎng)石對(duì)應(yīng)的曲線(xiàn)距離小，曲線(xiàn)相似度高，豪斯多夫距離均值約為0.90，歐氏距離均值約為0.26。

總結(jié)兩個(gè)采礦點(diǎn)原礦所取直線(xiàn)的光譜曲線(xiàn)相似度結(jié)果可以發(fā)現(xiàn)，所取直線(xiàn)上不同礦物的曲線(xiàn)距離值差異大，與基準(zhǔn)礦石相同種類(lèi)的礦物光譜曲線(xiàn)距離小，相似度高；不同礦石的光譜曲線(xiàn)距離大，相似度低，且相似度在不同礦石的分界處呈明顯高低變化。說(shuō)明基于豪斯多夫距離和歐氏距離的光譜曲線(xiàn)相似度計(jì)算方法可以區(qū)分400～1 000 nm 波段的石英、鉀長(zhǎng)石、黃鐵礦、黑云母，實(shí)現(xiàn)礦石主礦物分布特征的快速識(shí)別。

2.4 基準(zhǔn)礦物團(tuán)塊與顆粒粒徑統(tǒng)計(jì)分析

采用Matlab 編程對(duì)兩個(gè)采礦點(diǎn)原礦的相似度計(jì)算結(jié)果進(jìn)行處理，根據(jù)基準(zhǔn)礦物的純礦物曲線(xiàn)距離最大值確定閾值（表1 和表2）。其中，一號(hào)采樣點(diǎn)原礦基準(zhǔn)礦物為黑云母，豪斯多夫距離閾值為0.30，歐氏距離閾值為0.15；二號(hào)采樣點(diǎn)原礦基準(zhǔn)礦物為鉀長(zhǎng)石，豪斯多夫距離閾值為2.00，歐氏距離閾值為0.40。提取曲線(xiàn)距離值低于閾值的點(diǎn)，這些點(diǎn)對(duì)應(yīng)的礦物即為基準(zhǔn)礦物，每個(gè)點(diǎn)等間距排列，間距為0.28 mm。相似度計(jì)算結(jié)果中各個(gè)連續(xù)點(diǎn)組成的線(xiàn)段長(zhǎng)度在x軸的投影即為對(duì)應(yīng)位置處的黑云母團(tuán)塊粒徑或鉀長(zhǎng)石顆粒粒徑。其中，一號(hào)采礦點(diǎn)原礦直線(xiàn)處共有104個(gè)點(diǎn)，黑云母主要以微細(xì)粒存在；二號(hào)采礦點(diǎn)原礦直線(xiàn)處共有425 個(gè)點(diǎn)，鉀長(zhǎng)石主要以中粗顆粒存在。

表1 一號(hào)采礦點(diǎn)原礦基準(zhǔn)礦物顆粒粒徑統(tǒng)計(jì)Table 1 Statistics of particle size of raw ore benchmark minerals at No.1 mining site

表2 二號(hào)采礦點(diǎn)原礦基準(zhǔn)礦物顆粒粒徑統(tǒng)計(jì)Table 2 Statistics of particle size of raw ore benchmark minerals at No.2 mining site

一號(hào)采樣點(diǎn)原礦的豪斯多夫距離閾值為0.30，歐氏距離閾值為0.15，基準(zhǔn)光譜曲線(xiàn)為黑云母光譜曲線(xiàn)。由表1 可知，豪斯多夫距離的計(jì)算結(jié)果共3 個(gè)黑云母團(tuán)塊，粒徑分別為10.36 mm、11.48 mm、3.64 mm。1 號(hào)點(diǎn)～38 號(hào)點(diǎn)與48 號(hào)點(diǎn)～89 號(hào)點(diǎn)處黑云母團(tuán)塊被條帶狀石英分隔開(kāi)，48 號(hào)點(diǎn)～89 號(hào)點(diǎn)與91 號(hào)點(diǎn)～104 號(hào)點(diǎn)處黑云母團(tuán)塊被點(diǎn)狀石英顆粒分隔開(kāi)。黑云母顆粒間未摻雜別的礦物，對(duì)應(yīng)樣本上黑云母也為細(xì)小顆粒的集合體。歐氏距離計(jì)算結(jié)果共有3 個(gè)黑云母團(tuán)塊，粒徑分別為9.80 mm、9.52 mm、3.64 mm，其中，1 號(hào)點(diǎn)～36 號(hào)點(diǎn)與49 號(hào)點(diǎn)～89 號(hào)點(diǎn)處黑云母團(tuán)塊被條帶狀石英分隔開(kāi)，49 號(hào)點(diǎn)～89 號(hào)點(diǎn)與91 號(hào)點(diǎn)～104 號(hào)點(diǎn)處黑云母團(tuán)塊被點(diǎn)狀石英顆粒分隔開(kāi)。對(duì)比豪斯多夫距離與歐氏距離計(jì)算結(jié)果可以發(fā)現(xiàn)，兩種方法得出的黑云母團(tuán)塊粒徑相近，且黑云母團(tuán)塊位置基本一致，說(shuō)明兩種方法都可以計(jì)算出基準(zhǔn)礦物的團(tuán)塊粒徑，識(shí)別礦物分布特征。

二號(hào)采樣點(diǎn)原礦的豪斯多夫距離閾值2.00，歐氏距離閾值為0.40，基準(zhǔn)光譜曲線(xiàn)為鉀長(zhǎng)石光譜曲線(xiàn)。由表2 可知，鉀長(zhǎng)石顆粒數(shù)量多，這是因?yàn)槎?hào)采礦點(diǎn)原礦石英條帶分布多且散布的石英顆粒多，將鉀長(zhǎng)石分割成大小不一的顆粒。由豪斯多夫距離結(jié)果可知，鉀長(zhǎng)石顆粒主要被120 號(hào)點(diǎn)～150 號(hào)點(diǎn)、223 號(hào)點(diǎn)～235 號(hào)點(diǎn)、292 號(hào)點(diǎn)～304 號(hào)點(diǎn)對(duì)應(yīng)的3 個(gè)白色條帶狀石英分隔開(kāi)，在150 號(hào)點(diǎn)處出現(xiàn)粒徑小于0.28 mm 的鉀長(zhǎng)石顆粒。歐氏距離結(jié)果中鉀長(zhǎng)石顆粒主要被120 號(hào)點(diǎn)～150 號(hào)點(diǎn)、222 號(hào)點(diǎn)～235 號(hào)點(diǎn)、292 號(hào)點(diǎn)～304 號(hào)點(diǎn)對(duì)應(yīng)的3 個(gè)白色條帶狀石英分隔開(kāi)，在30 號(hào)點(diǎn)、37 號(hào)點(diǎn)、53 號(hào)點(diǎn)等處出現(xiàn)被石英分割開(kāi)的粒徑小于0.28 mm 的鉀長(zhǎng)石顆粒。

統(tǒng)計(jì)0.075～0.600 mm、0.600～1.180 mm、1.180～2.360 mm、2.360～4.750 mm、>4.750 mm 各粒徑范圍內(nèi)的顆粒數(shù)量，結(jié)果如圖5 所示。由圖5 可知，豪斯多夫距離結(jié)果中，礦物粒徑在0.075～0.600 mm 范圍內(nèi)的顆粒數(shù)量為3 個(gè)；在0.600～1.180 mm 范圍內(nèi)顆粒數(shù)量為5 個(gè)；在1.180～2.360 mm 范圍內(nèi)的顆粒數(shù)量為4 個(gè)；在2.360～4.750 mm 范圍內(nèi)的顆粒數(shù)量為9 個(gè)；>4.750 mm 范圍內(nèi)的顆粒數(shù)量為5 個(gè)。

圖5 二號(hào)采礦點(diǎn)原礦不同粒徑鉀長(zhǎng)石顆粒含量Fig.5 Content of potash feldspar particles with different sizes of raw ore at No.2 mining site

歐氏距離結(jié)果中，礦物粒徑在0.075～0.600 mm范圍內(nèi)的顆粒數(shù)量為11 個(gè)；在0.600～1.180 mm 范圍內(nèi)顆粒數(shù)量為7 個(gè)；在1.180～2.360 mm 范圍內(nèi)的顆粒數(shù)量為3 個(gè)；在2.360～4.750 mm 范圍內(nèi)的顆粒數(shù)量為5 個(gè)；>4.750 mm 范圍內(nèi)的顆粒數(shù)量為5 個(gè)。

對(duì)比兩種方法的結(jié)果可得：識(shí)別出的77%的鉀長(zhǎng)石顆粒粒徑分布位置基本一致，說(shuō)明兩種方法都可以計(jì)算出基準(zhǔn)礦物的團(tuán)塊粒徑，識(shí)別礦物分布特征。但豪斯多夫距離識(shí)別出的2.360～4.750 mm 范圍內(nèi)顆粒數(shù)量更多，比歐氏距離在此粒徑范圍內(nèi)識(shí)別出的顆粒數(shù)量多80%；在0.075～0.600 mm 范圍內(nèi)歐氏距離識(shí)別出的顆粒數(shù)量更多，比同范圍內(nèi)豪斯多夫距離識(shí)別出的顆粒數(shù)量多267%。說(shuō)明兩種方法都可以識(shí)別礦物分布特征且豪斯多夫距離在識(shí)別中粒徑顆粒時(shí)精度更高，歐氏距離在識(shí)別微細(xì)顆粒時(shí)精度更高。

3 結(jié)論

1）以某選礦廠(chǎng)輝鉬礦為例，對(duì)樣品采用光譜成像數(shù)據(jù)采集。首先根據(jù)巖石薄片確定主礦物組分，采集數(shù)據(jù)進(jìn)行光譜反射率特征分析，結(jié)果表明，在400～1 000 nm 波段內(nèi)，石英、鉀長(zhǎng)石、黃鐵礦、黑云母光譜曲線(xiàn)特征不明顯，基于光譜曲線(xiàn)波峰波谷等特征區(qū)分4 類(lèi)礦物具有難度。根據(jù)曲線(xiàn)相似度計(jì)算結(jié)果可得，不同礦物的曲線(xiàn)距離值差異大，其中，與基準(zhǔn)礦石相同種類(lèi)的礦物光譜曲線(xiàn)距離小，相似度高；不同種類(lèi)的礦物光譜曲線(xiàn)距離大，相似度低；相似度在不同礦石的分界處呈現(xiàn)明顯的高低變化。說(shuō)明基于豪斯多夫距離和歐氏距離的光譜曲線(xiàn)相似度計(jì)算方法可以區(qū)分400～1 000 nm 波段的石英、鉀長(zhǎng)石、黃鐵礦、黑云母，實(shí)現(xiàn)礦石主礦物分布特征的快速識(shí)別。

2）基于豪斯多夫距離與歐氏距離識(shí)別出的基準(zhǔn)礦物顆粒粒徑相近且分布位置基本一致。其中一號(hào)采礦點(diǎn)原礦都識(shí)別出3 個(gè)粒徑相近的黑云母團(tuán)塊，依次被條帶狀石英與點(diǎn)狀石英顆粒分隔開(kāi)；二號(hào)采礦點(diǎn)原礦識(shí)別出77%相同粒徑的鉀長(zhǎng)石顆粒，被3個(gè)條帶狀石英與細(xì)小石英顆粒分隔開(kāi)，在2.360～4.750 mm 范圍內(nèi)豪斯多夫距離識(shí)別出的顆粒數(shù)量比歐氏距離多80%；在0.075～0.600 mm 范圍內(nèi)歐氏距離識(shí)別出的顆粒數(shù)量比豪斯多夫距離多267%。說(shuō)明兩種方法都可以識(shí)別礦物分布特征，但豪斯多夫距離在識(shí)別中粒徑顆粒時(shí)精度更高，歐氏距離在識(shí)別微細(xì)顆粒時(shí)精度更高。