一种基于移动设备的粗骨料质量图像处理及分析方法
专利汇可以提供一种基于移动设备的粗骨料质量图像处理及分析方法专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且本 发明 公开了一种基于移动设备的粗 骨料 质量 图像处理 及分析方法，具体包括图像拍摄以及图像处理；图像拍摄具体操作方法是需要将骨料颗粒置于平板状的托板上，托板的表面涂布有正方形状的黑色区域，拍摄时拍摄区域应在黑色区域之外，同时又在托板范围之内；图像处理具体包括透视变换、 像素 与mm的转换、 图像分割 、骨料指标计算，本发明可以随身携带，可以非常方便的用于户外检测；本发明成本低，拍照、图像处理使用已经普及的智能手机，托板可以自行加工；本发明可以基于二维图像信息，对骨料级配及密实度进行计算，计算数据完全来源于图像，不需要额外检测其他数据。，下面是一种基于移动设备的粗骨料质量图像处理及分析方法专利的具体信息内容。
1.一种基于移动设备的粗骨料质量图像处理及分析方法，其特征在于，具体包括图像拍摄以及图像处理；
图像拍摄具体操作方法是需要将骨料颗粒置于平板状的托板上，托板的表面涂布有正方形状的黑色区域，拍摄时拍摄区域应在黑色区域之外，同时又在托板范围之内；
图像处理具体包括透视变换、像素与mm的转换、图像分割、骨料指标计算；
透视变换：其本质是将图像投影到一个新的平面，其通用变换公式如式(1)所示：
式中x′、y′、z′为转换后的像素坐标，x、y、z为转换前的像素坐标，A为转换矩阵。
透视变换的步骤包括提取图片中黑色区域的四个角点、根据四个角点坐标创建透视矩阵以及透视变换；经透视变换后，可将其他角度、位置拍摄的图片转换为俯视角度的图片，无需相机固定设备便可获取固定角度及位置的图片；
像素与mm的转换：根据透视转换后的图像的像素尺寸与托板的物理尺寸计算出像素与mm的转换关系；假定托板黑色区域为边长为len(单位为mm)的正方形，透视变换后的图像高及宽均为len′个像素长，则像素长与mm之间的转换关系如式(2)所示：
2
像素大小与mm之间的转换关系如式(3)所示：
图像分割：使用阈值分割方法提取骨料边缘，获得骨料边缘的一系列坐标数据；基于这些数据及像素与mm的转换关系，可以根据图形中骨料颗粒像素大小来计算其实际尺寸；
骨料指标计算：通过透视变换、像素与mm的转换、图像分割获得了骨料颗粒的二维几何信息，基于上述数据可以对骨料的级配、密实度及粒形指标进行计算。
2.根据权利要求1所述的基于移动设备的粗骨料质量图像处理及分析方法，其特征在于，还包括一种基于骨料颗粒二维几何信息计算骨料筛分及密实度的方法，具体包括颗粒所属粒级计算、级配计算以及密实度计算；
颗粒所属粒级计算主要是颗粒通过性判断；方法为按照筛孔孔径从大到小的顺序，逐个判断颗粒能否通过当前筛孔，若颗粒满足通过性，则将该颗粒信息存入对应的集合中，为后续级配计算提供数据；
颗粒通过性判断分为3个步骤，分别称为粗虑、细虑、反向过滤；
颗粒通过性判断的方法如下：
首先对颗粒进行粗虑，对任一颗粒，若满足式(4)，认为该颗粒属于该粒级，放入该粒级对应的集合Qi中，若不满足则进行细虑处理；颗粒细虑需要判断颗粒是否满足式(5)，若满足，则放入集合Qi中，若颗粒均不满足粗虑及细虑的规则，则认为该颗粒不属于该粒级，应当降低粒级；对于新加入集合Qi中的颗粒，按照式(6)进行反向过滤，若满足式(6)，则说明该颗粒属于上一粒级，应将该颗粒粒级增大一档，移出集合Qi，移入上一粒级对应颗粒集合Qi-1；
L1×C×AI＞S×fp (4)；
L2＞S×fi (5)；
L2＞S×fr (6)；
式(4)～(6)中L1、L2分别为颗粒最小外包矩形的长、宽(假定L1≥L2)，C为要计算颗粒的圆度系数，AI为轴向系数，S为方孔筛筛径，fp为通过系数，fi为调整系数，fr为反向调整系数；
级配计算：首先对骨料各个颗粒的质量mi进行估算，见式(7)；粒级S对应的集合Q中的颗粒的总质量ms见式(8)；粒级S对应颗粒所占质量百分比Ps见式(9)；
mi＝AiLiγρ (7)；
式中，γ为该批次骨料的扁平系数，Li为颗粒最小外包矩形的宽度，n为要计算的粒级S对应的集合Q中颗粒总数，m为检测的骨料样本中颗粒总数，M为检测的骨料样本的总质量；
密实度计算：提出了一种基于骨料二维信息计算堆积密实度的计算方法，计算方法如下：
S1、首先将各个颗粒按照面积不变的原则等效为圆形，并记录各个颗粒的圆度系数C，所检测样本的总面积为A；
S2、创建二维堆积容器，其长H、宽W均为 且不小于400mm，当小于400mm时，取400mm；
S3、生成堆积模拟颗粒集合G，其生成方式为以样本颗粒为基数，将其复制N倍，N为堆积容器面积与A的比值加上2的和；
S4、创建一个空的集合Gs，用于存储符合放置条件的颗粒及其坐标信息；
S5、从G中随机挑选颗粒P，随机生成位于放置容器中的坐标(x，y)，若P位于(x，y)点时，其与任一已完成放置颗粒均满足放置条件(见式10)，则将P从G中移除，并将其颗粒信息及坐标存入集合Gs中；若(x，y)点不满足P的放置条件，则重新生成坐标，再次进行计算，允许的尝试次数为1000次，超过尝试次数，则跳过该颗粒；
S6、重复步骤S5，直至G中颗粒均经过了放置模拟；
S7、为使颗粒达到紧密堆积的效果，对Gs中的颗粒进行下降模拟，其步骤为：
a)按照颗粒坐标y值大小，对Gs中的颗粒进行正序排序；
b)生成用于存放完成下降操作的颗粒集合Gp；
c)对Gs中的颗粒P，逐步降低其坐标的y值，直到其与Gp中任一完成下降操作的颗粒均满足放置条件，见式(11)，或颗粒降到了容器底部，则将其移入Gp中；
d)重复步骤c)直至Gs中的颗粒全部完成下降模拟；
S8、密实度计算，计算Gs中的颗粒在y＝0.5H以下部分面积之和A′，与堆积容器y＝0.5H以下部分面积(W×0.5H)之比即为密实度；
放置模拟中的放置条件如式(10)所示：
下降模拟中的放置条件如式(11)所示：
其中，x、y为要放置或下降的颗粒的坐标，xi、yi为任一完成放置或下降操作颗粒的坐标，r为要放置或下降颗粒的等效半径，ri为任一完成放置或下降操作颗粒的等效半径，C为要放置或下降颗粒的圆度，Ci为任一完成放置或下降操作颗粒的圆度；
S9、为降低颗粒随机放置导致的结果波动，将S5-S8重复5次，取5次计算结果的平均值作为密实度计算的最终结果。
一种基于移动设备的粗骨料质量图像处理及分析方法
技术领域
背景技术
发明内容
具体实施方式
37.5 1.0 1.6 2.19
31.5 1.0 1.6 2.19
26.5 1.0 1.6 2.19
19 1.0 1.4 2.19
16 1.0 1.35 2.19
9.5 1.0 1.35 2.19
4.75 1.0 1.35 2.65
2.36 1.0 1.35 2.65
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