一种土壤稳定化修复中药剂混匀度的图像识别方法及系统技术方案

本发明专利技术公开了一种土壤稳定化修复中药剂混匀度的图像识别方法及系统，属于土壤修复技术领域，包括：

【技术实现步骤摘要】
一种土壤稳定化修复中药剂混匀度的图像识别方法及系统


[0001]本专利技术属于土壤修复
，更具体地，涉及一种土壤稳定化修复中药剂混匀度的图像识别方法及系统
。

技术介绍

[0002]近年来矿区
/
农田等土壤重金属污染问题十分显著，由于重金属毒性大
、
迁移能力强，可以通过食物链进入人体内部，对人体健康造成严重危害；因此，对重金属污染过的土壤进行有效处理非常重要
。
最常用的污染修复技术之一是固化稳定化处理技术
。
该技术通过将修复药剂加入污染土壤中钝化土壤中的重金属，逐渐降低其生物有效性，从而达到重金属土壤污染修复的目的，具有处理时间短
、
使用范围广
、
价格低廉等特点
。
[0003]在污染土壤的实际修复作业中，药剂与土壤之间搅拌破碎混合的效果尤为重要，混匀的主要目的是保证药剂和污染物之间充分接触反应，因而土壤和药剂颗粒之间的混合程度对污染土壤的整体修复效果有着极大影响
。
通过对土壤药剂混匀度精确识别，可为提高混匀度提供参考，最大程度上发挥药剂的作用，从而达到更好的土壤修复效果
。
[0004]现阶段缺乏评价土壤与修复材料之间的混匀程度的相关标准或方法，实际工程中对土壤与药剂混合效果的判断主要依据现场技术人员的工程经验，检测效率和检测准确度较低
。
针对混匀度的检测方法一般包括：化学湿法分析技术
、
差示扫描量热法
>、
断层扫描技术
、
光谱技术
、
数字图像处理技术等
。
其中，化学湿法分析技术
、
差示扫描量热法
、
断层扫描技术
、
光谱技术均需要检测仪器，无法做到实时反馈，不适用于工业应用
。
数字图像处理技术是将图像采集设备捕获的照片处理成数据信息，该数据信息可以由电子计算机根据图像进行收集，然后应用特殊的图像处理方法对所需成分进行定性分析，并计算总体目标组成部分，评估其混匀度；而直接采用数字图像处理技术评价土壤与修复材料之间的混匀程度，存在如下问题：
[0005](1)
土壤药剂颗粒的形状不规则，很难被识别到；
[0006](2)
土壤药剂颗粒粒径较小，肉眼难以分辨，且数量较多，很难将药剂颗粒与土壤区分开；
[0007]因而，直接采用数字图像处理技术分割药剂颗粒与土壤的特征，会产生较大的图像产生分割误差，导致土壤与药剂的混合均匀度的检测准确度较低
。

技术实现思路

[0008]针对现有技术的缺陷和改进需求，本专利技术提供了一种土壤稳定化修复中药剂混匀度的图像识别方法及系统，其目的在于提高土壤与药剂的混合均匀度的检测效率和检测准确度
。
[0009]为实现上述目的，按照本专利技术的第一方面，提供了一种土壤稳定化修复中药剂混匀度的图像识别方法，包括：
[0010]S1、
将受污染的土壤
、
药剂颗粒及示踪剂充分搅拌混合后，得到待测样本；其中，所
述示踪剂与所述药剂颗粒在土壤中的运动轨迹和分布规律一致，且所述示踪剂不与受污染的土壤和药剂颗粒的混合物发生反应；
[0011]S2、
采集待测样本不同截面的图像，并提取每个截面图像中示踪剂的颜色特征，得到对应的颜色特征图；
[0012]S3、
定位所述颜色特征图中每个示踪剂颜色特征的中心，根据示踪剂的粒径大小从所述颜色特征的中心对每个示踪剂的颜色特征进行膨胀处理，使每个示踪剂的颜色特征大小相同；
[0013]S4、
根据膨胀处理后的示踪剂颜色特征图计算待测样本的混匀度
。
[0014]进一步地，所述示踪剂为彩色石英砂颗粒，且所述彩色石英砂颗粒的粒径为
10
目
‑
20
目
。
[0015]进一步地，所述受污染的土壤包括砂土
、
沙黏土
、
黏土
、
黑土及红土；所述彩色石英砂颗粒的颜色为绿色和黑色；其中，所述受污染的土壤与所述彩色石英砂颗粒颜色之间的对应关系为：砂土
、
沙黏土
、
黑土及红土中添加绿色石英砂颗粒；黏土中添加黑色石英砂颗粒
。
[0016]进一步地，所述示踪剂与所述受污染的土壤的质量混合比例为
1:1000
‑
1:100。
[0017]进一步地，
S3
中，膨胀处理后的示踪剂的粒径为
40
‑
50
像素
。
[0018]进一步地，所述膨胀处理后的示踪剂的粒径为
45
像素
。
[0019]进一步地，
S4
包括：
[0020]S41、
根据待测样本的实际尺寸对所述膨胀处理后的示踪剂颜色特征图进行区域划分，得到总划分区域数
M
；
[0021]S42、
确定总划分区域数
M
中有效混匀区域数
m
；其中，所述有效混匀区域的示踪剂特征值处于设定的阈值范围内；
[0022]S43、
计算待测样本的混匀度
D
：
[0023]进一步地，
S41
中，每个划分区域的边长为
300
像素
‑
800
像素
。
[0024]进一步地，
S42
中，所述设定的阈值范围为：其中，
Xi
表示第
i
个划分区域中示踪剂像素占第
i
个划分区域的面积
。
[0025]按照本专利技术的第二方面，提供了一种土壤稳定化修复中药剂混匀度的图像识别系统，包括计算机可读存储介质和处理器；
[0026]所述计算机可读存储介质用于存储可执行指令；
[0027]所述处理器用于读取所述计算机可读存储介质中存储的可执行指令执行第一方面任一项所述的方法
。
[0028]总体而言，通过本专利技术所构思的以上技术方案，能够取得以下有益效果：
[0029](1)
本专利技术的识别方法，通过在受污染的土壤和修复土壤的药剂中加入示踪剂，由于示踪剂的粒径分布均匀，示踪剂与药剂颗粒在土壤中的运动轨迹和分布规律一致，且示踪剂不与混合物料发生反应，因而可以通过提取示踪剂的颜色特征来代替直接提取药剂颗粒的特征，避免土壤药剂颗粒的形状不规则，很难被识别到的问题；同时，在根据对示踪剂的颜色特征进行待测样本的混匀度计算之前，考虑到得到的示踪剂颜色特征图为二维平面的特征提取图，而示踪剂和土壤的混匀是在三维空间中进行的，当示踪剂被土壤湮没仅露
出一部分空间特征时，本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
任一项所述的方法

【专利技术属性】
技术研发人员：周涛，闫睿丰，王嘉，贺锋，陈博扬，
申请(专利权)人：华中科技大学，
类型：发明
国别省市：