基于图像分析的集料形状特征与分布特征研究

发布时间：2017-10-05 12:24

  本文关键词：基于图像分析的集料形状特征与分布特征研究

  更多相关文章： 数字图像处理技术 集料形状 分形维数 细度模数 压碎值 三维重建

【摘要】：集料的几何特征可以分为轮廓形状、棱角性和表面纹理三个方面,分别反映了集料的针片度、轮廓棱角的突出程度以及集料表面的粗糙度。传统的集料形状测定实验方法多是间接测量,工作量大,方法繁琐且带有主观性。本文利用数字图像处理技术,选择粗细集料中的常用种类河砂与机制砂、花岗岩与石灰岩,对集料的二维和三维形状特征进行了系统研究与分析。主要包括四个方面的内容:提取和量化粗、细集料的形状特征参数,进行横向与纵向分布分析,并探究了分形与集料形状特征参数的相关性;首次提出了两种用于砂石图像采集的成像装置并提出了一种新型测量砂石细度模数的方法,验证了图像分析的有效性;对集料形状特征参数进行集料力学实验验证;提出一种非CT三维重建技术,并提取集料的三维形状特征参数。实验结果表明:花岗岩在9.5-13.2mm和16.0-19.0mm粒径范围容易存在针状和棱角突出的颗粒,河砂不同粒径间形状参数变化不大。不同集料之间,花岗岩在扁平度、矩形度、形状指数三个参数的均值要小于石灰岩,在评价棱角性的两个参数上大于石灰岩,同时发现花岗岩各参数的离散性小于石灰岩;河砂的形状特征参数均小于人工砂,离散性也都小于人工砂。对集料的各特征参数与分形维数进行线性拟合,发现粗集料中的形状指数、棱角性AC、AP和细集料中的整体轮廓系数和棱角度与分形维数有较好的线性关系,说明这些参数影响着颗粒分形变化。发现粗集料中形状指数、矩形度、扁平度、棱角性AC以及细集料中整体轮廓系数、扁平度、球形度与压碎指标也有较好的相关性。本文设计的两种用于粗、细集料的成像装置可以解决在成像过程中外界因素造成的误差以及砂颗粒拍照难分离的情况。提出的一种用于测定砂石细度模数的方法,实现了砂石的细度模数的精确测定,同时直接得出了更能反映砂子粗细程度的平均最小费雷特直径。首次提出打磨机切片技术获得混凝土的序列图像,借助图像处理技术与Mimics软件对混凝土中的粗集料进行提取,进行三维重建,并提取其三维尺寸建立模型库。
【关键词】：数字图像处理技术 集料形状 分形维数 细度模数 压碎值 三维重建
【学位授予单位】：青岛理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TU528.041
【目录】：

• 摘要9-10
• ABSTRACT10-12
• 第1章 绪论12-18
• 1.1 研究背景12-14
• 1.2 国内外研究概况14-16
• 1.2.1 国内研究概况15-16
• 1.2.2 国外研究概况16
• 1.3 论文主要内容16-18
• 第2章 图像处理原理与基础理论18-26
• 2.1 数字图像处理18-22
• 2.1.1 概述18
• 2.1.2 分类与特点18-19
• 2.1.3 数字图像处理的主要方法与主要内容19-22
• 2.2 分形几何学22-23
• 2.3 三维重建23-24
• 2.4 本章小结24-26
• 第3章 颗粒的采集和处理26-32
• 3.1 图像采集26-28
• 3.1.1 设备选取26-27
• 3.1.2 集料选择27
• 3.1.3 集料图像的采集与失真处理27-28
• 3.2 图像处理28-31
• 3.2.1 类型28-29
• 3.2.2 增强与校正29
• 3.2.3 选择与测量29-31
• 3.3 本章小结31-32
• 第4章 集料二维形状分析32-66
• 4.1 形状参数量化指标32-35
• 4.2 集料形状参数采集与方法35-52
• 4.3 集料特征参数统计分析52-61
• 4.3.1 不同粒径的形状特征分析52-56
• 4.3.2 不同岩性的形状特征分析56-61
• 4.4 集料的形状特征参数与分形维数的关系61-64
• 4.5 本章小结64-66
• 第5章 图像分析技术应用到细度模数的测量66-72
• 5.1 图像测量砂石细度模数成像装置的改进66-67
• 5.1.1 图像分析测量粗集料成像装置66-67
• 5.1.2 图像分析测量细集料成像装置67
• 5.2 图像测量集料细度模数原理67-69
• 5.3 图像筛分与传统筛分结果对比69-70
• 5.4 本章小结70-72
• 第6章 集料的形状特征与压碎指标的相关性研究72-82
• 6.1 集料的压碎指标实验72-77
• 6.1.1 实验方案72-73
• 6.1.2 集料实验结果73-74
• 6.1.3 集料形状特征参数量化74-77
• 6.2 集料形状参数与压碎指标相关性分析77-80
• 6.3 本章小结80-82
• 第7章 三维方向对集料特征参数的描述82-92
• 7.1 实验材料82-83
• 7.1.1 水泥82
• 7.1.2 粗集料82
• 7.1.3 细集料82-83
• 7.2 实验方案83-85
• 7.2.1 试件配合比83
• 7.2.2 打磨机获取集料每层序列图像83-84
• 7.2.3 三维重建的方法84-85
• 7.3 三维集料特征参数提取85-88
• 7.4 三维集料真实性验证88-90
• 7.5 三维集料模型量化90
• 7.6 本章小结90-92
• 第8章 结论与展望92-96
• 8.1 结论92-94
• 8.2 展望94-96
• 参考文献96-100
• 攻读硕士学位期间发表学术论文情况100-102
• 致谢102

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