[發(fā)明專利]一種道砟顆粒隨機(jī)不規(guī)則輪廓生成方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202010114808.8
• 申請(qǐng)日: 2020-02-25
• 公開（公告）號(hào): CN111324958B
• 公開（公告）日: 2022-05-03
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 肖宏;高亮;令行;井國慶;金鋒;劉光鵬;張茉顏;張智海;何斌;呂亞鑫
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 北京交通大學(xué)
• 主分類號(hào): G06F30/20
• 分類號(hào): G06F30/20;G06F119/14;G06F111/10
• 代理公司: 北京市商泰律師事務(wù)所 11255
• 代理人: 麻吉鳳

1.一種道砟顆粒隨機(jī)不規(guī)則輪廓生成方法，其特征在于，包括：

S1、獲取道砟顆粒輪廓樣本，利用圖像處理方法得到道砟輪廓坐標(biāo)集；

S2、獲取所述道砟輪廓坐標(biāo)集中每個(gè)道砟形態(tài)學(xué)關(guān)鍵特征參數(shù)；所述道砟形態(tài)學(xué)關(guān)鍵特征參數(shù)包括：道砟主體輪廓參數(shù)和道砟輪廓表面粗糙度參數(shù)；所述S2包括：

通過對(duì)道砟輪廓坐標(biāo)集進(jìn)行分析，得到每個(gè)道砟輪廓對(duì)應(yīng)的道砟主體輪廓參數(shù)和道砟輪廓表面粗糙度參數(shù)的取值；

其中，道砟主體輪廓參數(shù)包括：長(zhǎng)細(xì)比、長(zhǎng)軸分割比和短軸分割比，長(zhǎng)軸為道砟輪廓上距離最遠(yuǎn)的兩點(diǎn)之間的連線，短軸為道砟輪廓上垂直于長(zhǎng)軸且距離最遠(yuǎn)的兩點(diǎn)之間的連線，長(zhǎng)細(xì)比為長(zhǎng)軸與短軸長(zhǎng)度比，長(zhǎng)軸與短軸垂直相交，交點(diǎn)將長(zhǎng)軸和短軸進(jìn)行分割，長(zhǎng)軸分割比為長(zhǎng)軸上長(zhǎng)的部分的長(zhǎng)度與短的部分的長(zhǎng)度的比值，短軸分割比為短軸上長(zhǎng)的部分的長(zhǎng)度與短的部分的長(zhǎng)度的比值；

道砟輪廓表面粗糙度參數(shù)包括：一階分形插值偏移方向、一階分形插值偏移距離、二階分形插值偏移方向和二階分形插值偏移距離，所述一階分形插值偏移量為主體輪廓每邊的中點(diǎn)到該邊中垂線與道砟輪廓的交點(diǎn)之間的距離，根據(jù)交點(diǎn)與主體輪廓的包含關(guān)系確定一階分形插值偏移方向，方向?yàn)橥馔够蛘邇?nèi)凹；

所述二階分形插值偏移方向、二階分形插值偏移距離為一階插值輪廓上的進(jìn)一步擴(kuò)展，其插值原理與一階插值的相同；

S3、對(duì)所述道砟形態(tài)學(xué)關(guān)鍵特征參數(shù)概率分布擬合，得到每類關(guān)鍵特征參數(shù)的概率分布及概率分布的具體參數(shù)；

S4、基于所述每類關(guān)鍵特征參數(shù)的概率分布及概率分布的具體參數(shù)，生成道砟顆粒不規(guī)則輪廓。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述S1包括：

根據(jù)道砟顆粒形態(tài)學(xué)特征對(duì)道砟形態(tài)進(jìn)行分類，采用分層抽樣的方法獲得道砟顆粒樣本集，將道砟在平面上平穩(wěn)放置，采用相機(jī)垂直拍攝的方法獲取道砟顆粒輪廓，進(jìn)一步結(jié)合圖像處理方法獲得道砟輪廓樣本坐標(biāo)集。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述S3包括：

結(jié)合道砟輪廓樣本，對(duì)道砟輪廓的各類關(guān)鍵特征參數(shù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，得到每類參數(shù)對(duì)應(yīng)的概率分布函數(shù)及概率分布的具體參數(shù)，其中長(zhǎng)細(xì)比服從對(duì)數(shù)正態(tài)分布、長(zhǎng)軸分割比和短軸分割比服從均勻分布、一階分形插值偏移量服從對(duì)數(shù)正態(tài)分布、二階插值偏移量服從冪律分布以及一階、二階分形插值偏移方向服從的二項(xiàng)分布概率分布。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述S4包括：

基于道砟顆粒輪廓每類關(guān)鍵特征參數(shù)各自的概率分布特征，隨機(jī)生成道砟所需要的形態(tài)學(xué)參數(shù)，計(jì)算關(guān)鍵點(diǎn)坐標(biāo)，依次連接關(guān)鍵點(diǎn)構(gòu)成的具有統(tǒng)計(jì)特征的道砟顆粒隨機(jī)不規(guī)則輪廓。

5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的方法，其特征在于，所述基于道砟顆粒輪廓每類關(guān)鍵特征參數(shù)各自的概率分布特征，隨機(jī)生成道砟所需要的形態(tài)學(xué)參數(shù)，計(jì)算關(guān)鍵點(diǎn)坐標(biāo)，依次連接關(guān)鍵點(diǎn)構(gòu)成的具有統(tǒng)計(jì)特征的道砟顆粒隨機(jī)不規(guī)則輪廓，包括：

基于獲得的輪廓特征參數(shù)概率分布，首先隨機(jī)生成長(zhǎng)細(xì)比、長(zhǎng)軸分割比、短軸分割比三類主體輪廓參數(shù)，其次生成一階分形插值偏移方向、一階分形插值偏移距離兩類參數(shù)，最后生成二階分形插值偏移方向、二階分形插值偏移距離參數(shù)，依次總計(jì)隨機(jī)生成7類特征參數(shù)；

采用歸一化處理，設(shè)定短軸長(zhǎng)度，由7類特征參數(shù)可生成16個(gè)頂點(diǎn)，連接頂點(diǎn)可形成具有統(tǒng)計(jì)學(xué)特性的道砟顆粒不規(guī)則輪廓。

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述道砟顆粒輪廓樣本的數(shù)量不少于30個(gè)。