扫描粒径级配方法及系统技术方案

本申请提供一种扫描粒径级配的方法及系统；所述方法包括：利用发射源拍摄颗粒以建立所述颗粒的三维图像；对所述三维图像进行小波降噪处理；将所述处理好的三维图像输入至一机器学习模型中，对所述三维图像中的颗粒粒径进行计算，形成颗粒级配曲线；对所述颗粒级配曲线进行小波降噪处理；本申请提供了一种扫描粒径级配的方法及系统，实现了在混合颗粒中能够快速、精准测量单一的不同颗粒的粒径并得到颗粒级配曲线。粒级配曲线。粒级配曲线。

【技术实现步骤摘要】
扫描粒径级配方法及系统


[0001]本申请属于水利水电工程领域，涉及一种颗粒粒径检测，特别是涉及一种扫描粒径级配的方法及系统。

技术介绍

[0002]近年来，我国的水利水电工程大规模开发。在水利水电工程建设过程中，固体颗粒构成土骨架，它对土的物理力学性质起决定性作用。而研究固体颗粒就要分析粒径大小及其在土中所占的百分比，称为土的粒径级配。颗粒的粒径级配即表示各粒组的相对含量，用质量百分数表示。其常用的分析方法包括筛分法、水分法、显微镜图像法等。
[0003]但是，目前现有的测定粒径级配的方法都不能快速、精准测量颗粒的粒径级配。例如筛分法，其采用不同孔径的筛子对粉料进行筛分，操作简单。但是，筛分法的可重复性差，且获得的信息单一，误差较大，只能获得粉末材料的平均粒度，无法获知颗粒的形状等信息。又例如，显微镜图像法，采用光学或电子显微镜直接观察颗粒形状大小。其测量的是颗粒的表观粒度，即颗粒的投影尺寸。即只能通过平面图像进行处理，无法获知粉末材料的三维结构信息。同时，该方法对混合颗粒处理难度较大。混合颗粒的测量中，往往会有多个颗粒粘连现象，若不分开检测结果就会存在较大的误差。因此，现有技术中缺少一种在混合颗粒中能够快速、精准测量各个颗粒粒径级配的方法。

技术实现思路

[0004]鉴于以上所述现有技术的缺点，本申请的目的在于提供一种扫描粒径级配的方案，用于解决现有技术中不能在混合颗粒中快速、精准测量各个颗粒粒径级配的技术问题。
[0005]第一方面，本申请提供一种扫描粒径级配方法，包括：利用发射源拍摄颗粒以建立所述颗粒三维图像；对所述颗粒三维图像进行小波降噪处理；将处理好的所述颗粒三维图像输入至一机器学习模型中，对所述颗粒三维图像中的颗粒粒径进行计算，形成颗粒级配曲线；对所述颗粒级配曲线进行小波降噪处理。
[0006]本申请中，通过建立三维图像并对其进行小波降噪处理，能够更好的优化图像质量，使得颗粒在图像中更加清晰。并将处理好的图像输入机器学习模型中，对颗粒粒径进行计算，并对形成的颗粒级配曲线进行小波降噪处理。如此一来，能够加精准、快速的测定颗粒的粒径级配。
[0007]在第一方面的一种实现方式中，所述利用发射源拍摄颗粒以建立所述颗粒三维图像包括：所述发射源从三个角度对所述颗粒进行全方位拍摄以获得三个角度的颗粒投影图像，所述三个角度之间各自为120
°
，将所述三个角度的颗粒投影图像重建以形成颗粒三维图像。
[0008]本实现方式中，通过互为120
°
的发射源对颗粒进行全方位的拍摄，并将由此得到的三个角度的颗粒投影图像进行重建，最终形成该颗粒的三维图像，从而能够直接观察混合颗粒的形貌，可以准确地得到球型度、长径比等特殊数据。
[0009]在第一方面的一种实现方式中，所述对所述颗粒三维图像进行小波降噪处理包括：选取合适阈值；对所述颗粒三维图像进行降噪处理；对大于所述阈值的所述颗粒三维图像予以保留，形成各所述颗粒的分布情况。
[0010]本实现方式中，先设置一个合适的图像阈值，使得在该阈值之下的图像能够清晰辨别颗粒形状。再利用小波降噪这一方法对三维图像进行降噪处理，保留大于所述阈值的三维图像，在去除图像噪声背景的情况下，使得混合颗粒中的各颗粒的分布情况清晰可见，从而能够更好的去计算各个颗粒的粒径。
[0011]在第一方面的一种实现方式中，所述将处理好的所述颗粒三维图像输入至一机器学习模型中，对所述颗粒三维图像中的颗粒粒径进行计算，形成颗粒级配曲线包括：通过所述机器学习模型，分析所述颗粒的实际形态，并对所述颗粒进行自动分割；对被自动分割的所述颗粒粒径进行计算，形成所述颗粒级配曲线。
[0012]本实现方式中，通过机器学习模型，分析混合颗粒中各个颗粒的实际形态，并对不同的颗粒进行自动分割，从而避免混合颗粒中因多个颗粒粘连、絮凝、联接而引起颗粒检测数据偏大。并且通过机器学习，还能够对被自动分割的单个颗粒粒径进行计算，形成精确的颗粒级配曲线。
[0013]在第一方面的一种实现方式中，所述对被自动分割的所述颗粒粒径进行计算，形成颗粒级配曲线包括：计算所述颗粒体积和最长长度，其中，所述最长长度为所述颗粒粒径；根据所述颗粒体积得到颗粒总质量；根据所述颗粒粒径和所述颗粒总质量得到所述颗粒级配曲线。
[0014]本实现方式中，机器学习能够计算三维图像中各个单颗粒的体积和最长长度。其中，最长长度也就是颗粒的粒径。同时，因为已知混合颗粒的密度，便能够根据体积和密度测量出颗粒的总质量，结合颗粒粒径就能得出需要的颗粒级配曲线。这一方法，能够精准、快速的获得各颗粒的粒径，并基于此获得颗粒级配曲线，有效解决了混合颗粒中常因为多个颗粒黏连而导致的误差过大问题。
[0015]在第一方面的一种实现方式中，多次执行所述方法以获取多次所述颗粒粒径测量值；计算多次所述颗粒粒径测量值的平均值以作为所述颗粒粒径的最终值。
[0016]本实现方式中，为了更加精准的获取颗粒的粒径级配，通过多次执行拍摄、处理优化图像、分割、计算再优化的过程，能够得到多组颗粒粒径的测量值，去除异常检测结果并求得平均值，最终得到需要的颗粒粒径最终值和颗粒级配曲线。这样能够更好地避免异常检测结果，使得到的测量值更加精准。
[0017]第二方面，本申请提供一种扫描粒径级配系统，包括：拍摄模块，用于拍摄颗粒以建立所述颗粒三维图像；第一优化模块，用于对所述颗粒三维图像进行小波降噪处理；图像计算模块，用于将处理好的所述颗粒三维图像输入至一机器学习模型中，对所述颗粒三维图像中的颗粒粒径进行计算，形成颗粒级配曲线；第二优化模块，用于对所述颗粒级配曲线进行小波降噪处理。
[0018]本申请中，这一扫描粒径级配的系统通过拍摄模块拍摄颗粒形成三维图像，能够看见颗粒的三维形状。通过第一优化模块对三维图像进行小波降噪这一优化处理，从而使得颗粒形状更加清晰可见。通过图像计算模块，利用机器学习模型对颗粒粒径进行准确计算，并基于此形成颗粒级配曲线。通过第二优化模块，对得到的颗粒级配曲线降噪处理，去
除异常检测成果，最终得到精确的颗粒粒径级配。通过四模块相结合，能够在混合颗粒的测量中，避免有多个颗粒粘连粘连、絮凝、联接而引起颗粒检测数据偏大问题，从而更加快速、精准的得到颗粒粒径级配。
[0019]在第二方面的一种实现方式中，所述拍摄模块包括第一拍摄单元、第二拍摄单元、第三拍摄单元和处理单元；所述第一拍摄单元、所述第二拍摄单元与所述第三拍摄单元之间各自为120
°
放置，以获得三个角度的颗粒投影图像；所述处理单元，用于将所述三个角度的颗粒投影图像重建以得到颗粒三维图像。
[0020]本实现方式中，三个拍摄单元互为120
°
，从而对颗粒进行全方位的拍摄，并将由此得到的图像进行融合重建以形成该颗粒的三维图像，从而能够直接观察混合颗粒的形貌，便于后续的精准计算颗粒的粒径级配。
[0021]在第二方面的一种实现方式中，所述图像计算模块包括分割本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种扫描粒径级配方法，其特征在于，包括：利用发射源拍摄颗粒以建立所述颗粒三维图像；对所述颗粒三维图像进行小波降噪处理；将处理好的所述颗粒三维图像输入至一机器学习模型中，对所述颗粒三维图像中的颗粒粒径进行计算，形成颗粒级配曲线；对所述颗粒级配曲线进行小波降噪处理。2.根据权利要求1所述的一种扫描粒径级配方法，其特征在于，所述利用发射源拍摄颗粒以建立所述颗粒三维图像包括：所述发射源从三个角度对所述颗粒进行全方位拍摄以获得三个角度的颗粒投影图像，所述三个角度之间各自为120
°
，将所述三个角度的颗粒投影图像重建以形成颗粒三维图像。3.根据权利要求1所述的一种扫描粒径级配方法，其特征在于，所述对所述颗粒三维图像进行小波降噪处理包括：选取合适阈值；对所述颗粒三维图像进行降噪处理；对大于所述阈值的所述颗粒三维图像予以保留，形成各所述颗粒的分布情况。4.根据权利要求1所述的一种扫描粒径级配方法，其特征在于，所述将处理好的所述颗粒三维图像输入至一机器学习模型中，对所述颗粒三维图像中的颗粒粒径进行计算，形成颗粒级配曲线包括：通过所述机器学习模型，分析所述颗粒的实际形态，并对所述颗粒进行自动分割；对被自动分割的所述颗粒粒径进行计算，形成所述颗粒级配曲线。5.根据权利要求4所述的一种扫描粒径级配方法，其特征在于，所述对被自动分割的所述颗粒粒径进行计算，形成颗粒级配曲线包括：计算所述颗粒体积和最长长度，其中，所述最长长度为所述颗粒粒径；根据所述颗粒体积得到颗粒总质量；根据所述颗粒粒径和所述颗粒总质量得到所述颗粒级配曲线。6.根据权利要...

【专利技术属性】
技术研发人员：廖庭庭，
申请(专利权)人：上海勘测设计研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：