[發明專利]一種基于碾壓倉面圖像的堆石料級配曲線生成裝置及方法

在審

• 申請號: 202110941996.6
• 申請日: 2021-08-17
• 公開（公告）號: CN113902916A
• 公開（公告）日: 2022-01-07
• 發明（設計）人: 沈超敏;劉斯宏;馬明剛;嚴良平;彭澤豹;王柳江
• 申請（專利權）人: 河海大學;浙江寧海抽水蓄能有限公司
• 主分類號: G06V10/28
• 分類號: G06V10/28;G06T5/00;G06T7/12;G06T7/13;G06T7/136;G06T7/60;G06T11/20
• 代理公司: 南京縱橫知識產權代理有限公司 32224
• 代理人: 董建林

本發明公開了一種基于碾壓倉面圖像的堆石料級配曲線生成裝置及方法，其方法包括：獲取堆石料碾壓倉面的圖像，并對圖像進行預處理；獲取圖像中顆粒的輪廓；在圖像中生成射線，判斷射線在顆粒的輪廓內形成的線段是否達到設置值，若是，則統計線段長度的頻率分布若否，則增加生成射線的數量并重復本步驟；采用分形分布的堆石料級配函數構建線段長度分布理論解P_1D(L)；通過線段長度分布理論解P_1D(L)擬合線段長度的頻率分布得到相應的級配參數；基于級配參數構建堆石料級配曲線；本發明能夠降低了獲取堆石料級配曲線的經濟和時間成本。

技術領域

本發明涉及一種基于碾壓倉面圖像的堆石料級配曲線生成裝置及方法，屬于水利工程技術領域。

背景技術

土石壩是我國水利水電資源開發最主要的壩型之一，其建設和安全穩定與筑壩料的級配曲線密切相關。擁有優良級配曲線的堆石料大小顆粒內部填充充分，通常呈現較高的密度和變形模量。反之級配較差的堆石料由于內部顆粒填充性較差，不僅密度和模量無法滿足土石壩設計要求，且在水頭梯度的條件下易發生壩料滲透破壞等問題。因此，土石壩的設計階段需要給定筑壩所用堆石料的級配上下包絡線，并結合施工階段的跟蹤檢測保證堆石料的級配符合設計要求。

目前土石壩現場級配檢測的主要方法是通過篩分試驗，即對碾壓倉面的足夠具有代表性的某區域堆石料進行篩分稱重，從而確定每個粒徑組分的質量。雖然現場篩分法檢測的級配曲線準確性較高，但存在以下局限性：(1)現場篩分試驗需要現場試驗人員手動篩分，不僅與當前土石壩普遍采用機械化施工的現狀現得格格不入，且會因為篩分試驗的耽誤，影響大壩整體的填筑施工進度；(2)由于試驗的時間和人工成本高昂，大壩現場檢測只能對較少壩料的試驗點進行級配檢測，不能全局反映整個倉面的堆石料級配。

為了解決上述問題，本申請提出了一種基于碾壓倉面圖像的堆石料級配曲線生成裝置及方法。

發明內容

本發明的目的在于克服現有技術中的不足，提供一種基于碾壓倉面圖像的堆石料級配曲線生成裝置及方法，解決現有技術經濟和時間成本比較高技術問題。

為達到上述目的，本發明是采用下述技術方案實現的：

第一方面，本發明提出了一種基于碾壓倉面圖像的堆石料級配曲線生成方法，包括：

獲取堆石料碾壓倉面的圖像，并對圖像進行預處理；

獲取圖像中顆粒的輪廓；

在圖像中生成射線，判斷射線在顆粒的輪廓內形成的線段是否達到設置值，若是，則統計線段長度的頻率分布若否，則增加生成射線的數量并重復本步驟；

采用分形分布的堆石料級配函數構建線段長度分布理論解P_1D(L)；

通過線段長度分布理論解P_1D(L)擬合線段長度的頻率分布得到相應的級配參數；

基于級配參數構建堆石料級配曲線。

優選的，所述獲取堆石料碾壓倉面的圖像滿足：

獲取時間：鋪料完成后，開始碾壓前；

獲取設備：設置于碾壓倉面上方的相機；

獲取方式：拍攝區域的長寬均大于堆石料最大粒徑5倍，拍攝視角的法向與碾壓倉面法向夾角小于10°。

優選的，所述對圖像進行預處理包括：

采用Otsu灰度閾值進行二值化處理；

采用圖像透視畸變進行圖像校正處理，其包括將圖像分割為至少3*3的9個區域，每個區域中心布置粒徑為堆石料最大粒徑2倍的正方形物體，并通過雙線性校正法進行校正。

優選的，所述在圖像中生成射線包括：