一种基于碾压仓面图像的堆石料级配曲线生成装置及方法制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种基于碾压仓面图像的堆石料级配曲线生成装置及方法，其方法包括：获取堆石料碾压仓面的图像，并对图像进行预处理；获取图像中颗粒的轮廓；在图像中生成射线，判断射线在颗粒的轮廓内形成的线段是否达到设置值，若是，则统计线段长度的频率分布若否，则增加生成射线的数量并重复本步骤；采用分形分布的堆石料级配函数构建线段长度分布理论解P

【技术实现步骤摘要】
一种基于碾压仓面图像的堆石料级配曲线生成装置及方法


[0001]本专利技术涉及一种基于碾压仓面图像的堆石料级配曲线生成装置及方法，属于水利工程


技术介绍

[0002]土石坝是我国水利水电资源开发最主要的坝型之一，其建设和安全稳定与筑坝料的级配曲线密切相关。拥有优良级配曲线的堆石料大小颗粒内部填充充分，通常呈现较高的密度和变形模量。反之级配较差的堆石料由于内部颗粒填充性较差，不仅密度和模量无法满足土石坝设计要求，且在水头梯度的条件下易发生坝料渗透破坏等问题。因此，土石坝的设计阶段需要给定筑坝所用堆石料的级配上下包络线，并结合施工阶段的跟踪检测保证堆石料的级配符合设计要求。
[0003]目前土石坝现场级配检测的主要方法是通过筛分试验，即对碾压仓面的足够具有代表性的某区域堆石料进行筛分称重，从而确定每个粒径组分的质量。虽然现场筛分法检测的级配曲线准确性较高，但存在以下局限性：(1)现场筛分试验需要现场试验人员手动筛分，不仅与当前土石坝普遍采用机械化施工的现状现得格格不入，且会因为筛分试验的耽误，影响大坝整体的填筑施工进度；(2)由于试验的时间和人工成本高昂，大坝现场检测只能对较少坝料的试验点进行级配检测，不能全局反映整个仓面的堆石料级配。
[0004]为了解决上述问题，本申请提出了一种基于碾压仓面图像的堆石料级配曲线生成装置及方法。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的在于克服现有技术中的不足，提供一种基于碾压仓面图像的堆石料级配曲线生成装置及方法，解决现有技术经济和时间成本比较高技术问题。
[0006]为达到上述目的，本专利技术是采用下述技术方案实现的：
[0007]第一方面，本专利技术提出了一种基于碾压仓面图像的堆石料级配曲线生成方法，包括：
[0008]获取堆石料碾压仓面的图像，并对图像进行预处理；
[0009]获取图像中颗粒的轮廓；
[0010]在图像中生成射线，判断射线在颗粒的轮廓内形成的线段是否达到设置值，若是，则统计线段长度的频率分布若否，则增加生成射线的数量并重复本步骤；
[0011]采用分形分布的堆石料级配函数构建线段长度分布理论解P
1D
(L)；
[0012]通过线段长度分布理论解P
1D
(L)拟合线段长度的频率分布得到相应的级配参数；
[0013]基于级配参数构建堆石料级配曲线。
[0014]优选的，所述获取堆石料碾压仓面的图像满足：
[0015]获取时间：铺料完成后，开始碾压前；
[0016]获取设备：设置于碾压仓面上方的相机；
[0017]获取方式：拍摄区域的长宽均大于堆石料最大粒径5倍，拍摄视角的法向与碾压仓面法向夹角小于10
°
。
[0018]优选的，所述对图像进行预处理包括：
[0019]采用Otsu灰度阈值进行二值化处理；
[0020]采用图像透视畸变进行图像校正处理，其包括将图像分割为至少3*3的9个区域，每个区域中心布置粒径为堆石料最大粒径2倍的正方形物体，并通过双线性校正法进行校正。
[0021]优选的，所述在图像中生成射线包括：
[0022]在图像中生成纵横交错排列的射线，射线将图像分割为M
×
N份，M与N的取值与图像的像素尺寸保持比例关系，其表达式为M/N＝L/B，其中L和B分别为图像的长和宽的像素尺寸。
[0023]优选的，所述统计线段长度的频率分布其表达式如下：
[0024][0025]其中，L表示线段长度，S(L)表示颗粒内线段长度L所处预设的长度区间内线段的数量，S表示线段的总数。
[0026]优选的，所述采用分形分布的堆石料级配函数构建线段长度分布理论解P
1D
(L)，其表达式如下：
[0027][0028]其中，L表示线段长度，D表示堆石料级配的分形维数，d
M
和d
m
分别表示堆石料的最大和最小粒径。
[0029]优选的，所述通过线段长度分布理论解P
1D
(L)拟合线段长度的频率分布得到相应的级配参数包括：
[0030]基于最小二乘法进行拟合，得到分形维数D、堆石料的最大粒径d
M
、最小粒径d
m
的值。
[0031]优选的，所述基于级配参数构建堆石料级配曲线，其表达式如下：
[0032][0033]其中，d表示堆石料的颗粒粒径，M(d)为小于粒径d的颗粒质量百分比，d
M
和d
m
分别表示堆石料的最大和最小颗粒粒径，D表示堆石料级配的分形维数。
[0034]第二方面，本专利技术提出了一种基于碾压仓面图像的堆石料级配曲线生成装置，包括处理器及存储介质；
[0035]所述存储介质用于存储指令；
[0036]所述处理器用于根据所述指令进行操作以执行根据上述任一项所述方法的步骤。
[0037]与现有技术相比，本专利技术所达到的有益效果：
[0038]本专利技术提供了一种基于碾压仓面图像的堆石料级配曲线生成装置及方法，通过堆石料碾压仓面的表观图像实时确定堆石料级配曲线，降低了获取堆石料级配曲线的经济和时间成本；而且，通过生成射线切割的方式建立线段与级配的定量关系确定堆石料的级配曲线，降低了对堆石料表观图像的边界提取的要求。
附图说明
[0039]图1是本专利技术实施例提供的一种基于碾压仓面图像的堆石料级配曲线生成方法流程图；
[0040]图2是本专利技术实施例提供的对图像预处理后的示意图；
[0041]图3是本专利技术实施例提供的在图像中生成射线示意图；
[0042]图4是本专利技术实施例提供的线段长度的频率分布直方图；
[0043]图5是本专利技术实施例提供的线段长度拟合示意图；
[0044]图6是本专利技术实施例提供的堆石料级配曲线示意图。
具体实施方式
[0045]下面结合附图对本专利技术作进一步描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本专利技术的技术方案，而不能以此来限制本专利技术的保护范围。
[0046]实施例一：
[0047]如图1所示，本实施例提供了一种基于碾压仓面图像的堆石料级配曲线生成方法，包括以下步骤：
[0048]步骤1、获取堆石料碾压仓面的图像，并对图像进行预处理；
[0049]步骤2、获取图像中颗粒的轮廓；
[0050]步骤3、在图像中生成射线，判断射线在颗粒的轮廓内形成的线段是否达到设置值，若是，则统计线段长度的频率分布若否，则增加生成射线的数量并重复本步骤；
[0051]步骤4、采用分形分布的堆石料级配函数构建线段长度分布理论解P
1D
(L)；
[0052]步骤5、通过线段长度分布理论解P
1D
(L)拟合线段长度的频率分布得到相应的级配参数；
[0053]步骤6、基于级配参数构建堆石料本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于碾压仓面图像的堆石料级配曲线生成方法，其特征在于，包括：获取堆石料碾压仓面的图像，并对图像进行预处理；获取图像中颗粒的轮廓；在图像中生成射线，判断射线在颗粒的轮廓内形成的线段是否达到设置值，若是，则统计线段长度的频率分布若否，则增加生成射线的数量并重复本步骤；采用分形分布的堆石料级配函数构建线段长度分布理论解P
1D
(L)；通过线段长度分布理论解P
1D
(L)拟合线段长度的频率分布得到相应的级配参数；基于级配参数构建堆石料级配曲线。2.根据权利要求1所述的一种基于碾压仓面图像的堆石料级配曲线生成方法，其特征在于，所述获取堆石料碾压仓面的图像满足：获取时间：铺料完成后，开始碾压前；获取设备：设置于碾压仓面上方的相机；获取方式：拍摄区域的长宽均大于堆石料最大粒径5倍，拍摄视角的法向与碾压仓面法向夹角小于10
°
。3.根据权利要求1所述的一种基于碾压仓面图像的堆石料级配曲线生成方法，其特征在于，所述对图像进行预处理包括：采用Otsu灰度阈值进行二值化处理；采用图像透视畸变进行图像校正处理，其包括将图像分割为至少3*3的9个区域，每个区域中心布置粒径为堆石料最大粒径2倍的正方形物体，并通过双线性校正法进行校正。4.根据权利要求1所述的一种基于碾压仓面图像的堆石料级配曲线生成方法，其特征在于，所述在图像中生成射线包括：在图像中生成纵横交错排列的射线，射线将图像分割为M
×
N份，M与N的取值与图像的像素尺寸保持比例关系，其表达式为M/N＝L/B，其中L和B分别为图像的长和宽的像素尺寸。5.根据权利要求1所述的一种...

【专利技术属性】
技术研发人员：沈超敏，刘斯宏，马明刚，严良平，彭泽豹，王柳江，
申请(专利权)人：浙江宁海抽水蓄能有限公司，
类型：发明
国别省市：