本发明专利技术公开了一种基于数字图像颜色梯度的岩石块度和/或分布规律获取方法、系统、终端及可读存储介质，所述方法通过识别岩石碎块原始图片颜色梯度化，再识别图片中的边界及连通区域，将连通区域的实际等效直径作为岩块块度评价指标。本方法提供了一种关于岩块边界特征提取的优化思路和岩石块度计算的新方法，同时可根据实际等效直径绘制频率直方图和累积分布曲线，直观显示了岩石块度的数量及分布情况，促进了岩石块度计算方法的改进及实现数字图像技术在岩土工程中的有效性研究和应用。图像技术在岩土工程中的有效性研究和应用。图像技术在岩土工程中的有效性研究和应用。
【技术实现步骤摘要】
基于数字图像颜色梯度的岩石块度和/或分布规律获取方法、系统、终端及可读存储介质
[0001]本专利技术属于岩土工程中岩石碎块或者岩石材料颗粒边界、块度相关技术的
，具 体涉及一种基于数字图像颜色梯度的岩石块度和/或分布规律获取方法、系统、终端及可读存 储介质。
技术介绍
[0002]破岩是矿山资源开发过程中重要的工艺流程之一。我国大多数的非煤矿山中，常采用爆 破技术对矿体进行破碎。在岩体爆破工程中，矿岩爆破的效果常用岩块块度等指标进行衡量， 同时也影响着矿山生产过程中的装载、运输、二次破碎等作业效率。对破碎矿岩中岩块块度 的研究，有助于促进企业生产中破碎方法的选择、破碎机理的研究、开采方案的提出等多项 课题的发展。为保证施工安全，还可对爆破过程中产生的飞石块度进行定量评价，从而便于 安全应急预案的制定及相关安全标准的提出。岩石碎块的成因，是内部已经存在或者受外力 新生成的裂隙发生切割或贯通作用产生的，从这个角度看，岩块块度大小可反映岩石的可截 割性；在经济层面上，岩石破碎初始块度小，则便于后续的矿岩运输、选矿，极为可观地改 善了企业地经济投入成本。因此，对岩石块度分布规律开展研究，不仅可以改进爆破工艺参 数，为制定开采方案和安全应急救援预案提供依据，还对企业节约生产投入成本、提高经济 效益有着重要的意义。
[0003]岩石块度作为矿岩爆破效果的主要评价参数之一，长期以来，国内外专家学者对其进行 了大量的研究，一般情况下，评价岩石块度分布的方法基本上可分为直接法与间接法。直接 法通过一定的装置和仪器直接测试岩石块度特征，常用的三种方法分别为：筛分法、二次爆 破岩块统计法、爆堆测量法，三种方法中，筛分法精确度较高，应用较多，但在实际生产过 程中常作为一种校正手段。间接法主要有数据测量法、数值模拟法、经验分布函数法等，数 据测量法根据装载循环时间、破碎机生产能力等指标间接反映岩石块度规律，数值模拟法则 常用BLASAP模型、Harreis模型、BMMC爆破数学模型等对输入参数进行模拟和运算，得 到相应的岩石块度分布规律。
[0004]现有技术中的岩块边界识别和块度计算方法如：
[0005]CN109544624A公开了一种岩石块度图像分析系统，通过获取岩石块度的RGB图像，进 行灰度化、平滑滤波、图像分割等图像处理，采用分水岭算法对岩块体积进行计算。该技术 未直观呈现当岩块目标形状不规则时的对应面积计算结果和准确性，采用的图像处理技术较 为简单，未能充分突出岩块对象的边界特征，进而导致识别的岩块目标分割结果不够理想。
[0006]CN108305263B公开了一种爆破后岩石块度的图像统计方法，对采集到的岩石图片用 photoshop软件进行边缘勾勒，再用matlab中的图像处理技术对图片中的岩石块度进行计算和 统计。该技术需要同时用到photoshop、matlab等软件，操作过程较为复杂耗时，对于大批量 图片处理则需要消耗较多的时间和精力，且对操作者具有一定的软件操作熟练
度要求。且该 方法未充分对采集图像进行一定的图像处理，使得图像中目标对象的特征不够突出，对岩块 识别及计算将造成干扰。
技术实现思路
[0007]本专利技术的目的是针对岩块的块度大小计算问题，提供了一种基于数字图像颜色梯度的岩 石块度和/或分布规律获取方法、系统、终端及可读存储介质。本专利技术所述方法通过识别岩石 碎块原始图片颜色梯度化，再识别图片中对象的边界及连通区域，将连通区域的实际等效直 径作为岩块块度评价指标。提供了一种关于岩块边界特征提取的优化思路和岩石块度计算的 新方法，同时可根据实际等效直径绘制频率直方图和累积分布曲线，直观显示了岩石块度的 数量及分布情况，促进了岩石块度计算方法的改进及利用数字图像技术在岩土工程中的有效 性研究和应用。
[0008]一方面，本专利技术提供的一种基于数字图像颜色梯度的岩石块度和/或分布规律获取方法， 其包括以下步骤：
[0009]S1：获取并读取岩石碎块的数字原彩图像，并以R
‑
G
‑
B三种颜色值分别构建单通道数据 矩阵；
[0010]S2：基于三个所述单通道数据矩阵分别计算每个像素点对应的颜色梯度值得到三个颜色 梯度级矩阵，形成梯度色彩图；
[0011]S3：基于三个梯度色彩图进行融合得到岩石碎块颜色梯度单通道图；
[0012]S4：对所述岩石碎块颜色梯度单通道图进行二值化处理得到岩石碎块二值图；
[0013]S5：对所述岩石碎块二值图进行边界提取识别连通区域，形成岩块边界提取图，其中， 每个完整闭合区域为岩块个体；
[0014]S6：针对所述岩块边界提取图中的每个岩块个体，计算其等效直径，并以所述等效直径 为基准得到实际等效直径，以所述实际等效直径为岩石碎块块度的表征量，和/或绘制岩石块 度的频率直方图和/或累计分布曲线。
[0015]其中，频率直方图表示岩块各个块度对应的出现频次；累计分布曲线则表示岩块对象一 定块度及以下块度的频次之和。
[0016]可选地，步骤S2中颜色梯度值的计算公式如下：
[0017][0018][0019][0020]式中，gray
r
、gray
g
、gray
b
分别为R、G、B单通道数据矩阵中的像素[i,j]对应计算得到的 颜色梯度值，r
i,j+Δj
表示与目标像素[i,j]同列，并以步长Δj移动后的下一个像素点对应在R单 通道数据矩阵中的值，r
i+Δi,j
表示与目标像素[i,j]同行，并以步长Δi移动后的下一个像素点在 R单通道数据矩阵中的值；g
i,j+Δj
表示与目标像素[i,j]同列，并以步长Δj
移动后的下一个像素 点对应在G单通道数据矩阵中的值，g
i+Δi,j
表示与目标像素[i,j]同行，并以步长Δi移动后的下 一个像素点在G单通道数据矩阵中的值；b
i,j+Δj
表示与目标像素[i,j]同列，并以步长Δj移动后 的下一个像素点对应在B单通道数据矩阵中的值，b
i+Δi,j
表示与目标像素[i,j]同行，并以步长Δi 移动后的下一个像素点对应在B单通道数据矩阵中的值，Δj、Δi分别为计算像素梯度值时水 平方向以及垂直方向上所取的差分步长。
[0021]可选地，步骤S3中基于三个梯度色彩图进行融合的岩石碎块颜色梯度单通道图的过程如 下：
[0022]对所述三个梯度色彩图进行加权平均计算得到颜色梯度单通道矩阵；
[0023]将所述颜色梯度单通道矩阵可视化得到岩石碎块颜色梯度单通道图；
[0024]加权公式如下：
[0025]Gray
ij
＝a1*gray
r
+a2*gray
g
+a3*gray
b
[0026]Gray
ij
表示颜色梯度单通道矩阵；本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种基于数字图像颜色梯度的岩石块度和/或分布规律获取方法，其特征在于：包括以下步骤：S1：获取并读取岩石碎块的数字原彩图像，并以R
‑
G
‑
B三种颜色值分别构建单通道数据矩阵；S2：基于三个所述单通道数据矩阵分别计算每个像素点对应的颜色梯度值得到三个颜色梯度级矩阵，形成梯度色彩图；S3：基于三个梯度色彩图进行融合得到岩石碎块颜色梯度单通道图；S4：对所述岩石碎块颜色梯度单通道图进行二值化处理得到岩石碎块二值图；S5：对所述岩石碎块二值图进行边界提取识别连通区域，形成岩块边界提取图，其中，每个完整闭合区域为岩块个体；S6：针对所述岩块边界提取图中的每个岩块个体，计算其等效直径，并以所述等效直径为基准得到实际等效直径，以所述实际等效直径为岩石碎块块度的表征量，和/或绘制岩石块度的频率直方图和/或累计分布曲线。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：步骤S2中颜色梯度值的计算公式如下：步骤S2中颜色梯度值的计算公式如下：步骤S2中颜色梯度值的计算公式如下：式中，gray
r
、gray
g
、gray
b
分别为R、G、B单通道数据矩阵中的像素[i,j]对应计算得到的颜色梯度值，r
i,j+Δj
表示与目标像素[i,j]同列，并以步长Δj移动后的下一个像素点对应在R单通道数据矩阵中的值，r
i+Δi,j
表示与目标像素[i,j]同行，并以步长Δi移动后的下一个像素点在R单通道数据矩阵中的值；g
i,j+Δj
表示与目标像素[i,j]同列，并以步长Δj移动后的下一个像素点对应在G单通道数据矩阵中的值，g
i+Δi,j
表示与目标像素[i,j]同行，并以步长Δi移动后的下一个像素点在G单通道数据矩阵中的值；b
i,j+Δj
表示与目标像素[i,j]同列，并以步长Δj移动后的下一个像素点对应在B单通道数据矩阵中的值，b
i+Δi,j
表示与目标像素[i,j]同行，并以步长Δi移动后的下一个像素点对应在B单通道数据矩阵中的值，Δj、Δi分别为计算像素梯度值时水平方向以及垂直方向上所取的差分步长。3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：步骤S3中基于三个梯度色彩图进行融合的岩石碎块颜色梯度单通道图的过程如下：对...
【专利技术属性】
技术研发人员：王少锋，皮滋滋，尹江江，周子龙，
申请(专利权)人：中南大学，
类型：发明
国别省市：
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