[发明专利]一种颗粒物的粒径检测方法

说明书

本发明公开了一种颗粒物的粒径检测方法，包括：步骤1：对散开的颗粒物进行拍摄，并进行图像分析；步骤2：提取图像中的灰度值信号曲线；步骤3：一维连续小波变换；进行小波能量计算；绘制小波能量谱曲线；步骤4：重复步骤3，得到不同方向的小波能量谱曲线，并对不同方向的小波能量谱曲线进行叠加，得到随尺度变化的小波能量谱曲线；步骤5：对小波能量谱曲线进行归一化处理；步骤6：获得颗粒物的粒径值。本发明能够实现对卵石、砾石、砂粒等泥沙颗粒物中值粒径的快速、准确测量，且特别适合快速对重叠沙粒的粒径进行区间测量。

技术领域

本发明属于图像处理技术领域，具体涉及一种颗粒物的粒径检测方法，特别涉及一种重叠颗粒物的粒径检测方法。

背景技术

泥沙是由地球表面物质经不同的物理、化学作用而产生的。在海岸、河流等水环境中，泥沙是指在流体中运动或受水流、风力、波浪、冰川及重力作用移动后沉积下来的固体颗粒碎屑。在海岸工程与水利工程中，例如港口建设、航道维护、防波堤构建、围海造陆、桥梁架设、大坝开筑、涵洞开挖等，泥沙运动是必须考虑和了解的环境因素之一，因为泥沙运动导致水底地貌的優蚀、稳定或淤积，由此带来水库和航道的淤积、河道及海岸线的演变、桥墩与防波堤等水工建筑物根底部的淘刷等问题。因此，泥沙相关的研究是海岸工程和水利工程研究领域的一个重要的基础性研究课题。

泥沙颗粒的主要参数及性质有粒径大小、形状、容重、矿物成分、化学特性等，其中粒径大小是表征泥沙颗粒物理性质的重要参数之一，影响了泥沙的起动、输移和沉降等运动状态因此，在泥沙研究中，颗粒物粒径是研究的基础和前提。随着研究的开展，泥沙粒径的测量方法不断的改进和发展。百年来，人们总结或发明了量测法(尺量法和筛分法)、沉降法、激光法等不同的传统泥沙粒径测量方法。但是各种传统方法因为测量原理和操作方式的不同，在测量精度、适用范围、仪器成本或测量时长等方面存在一定的差异。各传统方法都有自身的缺陷和矛盾，尤其是测量的精度与成本之间，一直是对立的两面，有着不可调和的矛盾。

传统粒径分析方法的测量原理可分为两类。一类是对颗粒物粒径的直接测量，例如尺量法和筛分法；一类是对颗粒物粒径的间接测量，通过测量与颗粒物粒径相关的物理量来推算颗粒物的粒径，例如沉降法是通过测量泥沙在水介质中的沉降速度来推算泥沙粒径，激光法是通过测量泥沙对光线的衍射角度来推算泥沙粒径。因测量原理和器材的限制，各传统方法有着不同的粒径测量范围，采用直接测量方式的尺量法和筛分法适用于较大的泥沙颗粒，采用间接测量方式的沉降法和激光法适用于较小的泥沙颗粒成本较大。

经过多年的发展，虽然各种传统的泥沙粒径测量分析方法得到了长足的改进和完善，不断的扩大了粒径测量范围、提高了粒径测量精度，但是各传统方法仍然存在着不可避免的缺陷和矛盾。

在各种传统方法中，尺量法测量成本最低，但是消耗时间最长、人工操作复杂，测量精度受人为因素的影响最大，仅适用于大粒径泥沙颗粒；筛分法测量成本较低，但是测量步骤繁琐，测量结果只能指出泥沙大小介于上下两筛孔之间，即只能知道大小的范围，而不知其绝对值，且受到振筛时间的影响，适用于大于0.06mm粒径的较大泥沙颗粒；沉降法测量精度高、操作筒单、重复性强，但是测量速度慢、测量成本高、对外部条件要求高，适用于0.02mm粒径的较小泥沙颗粒；

激光法测量测量精度高、测量速度快、操作简单、自动化程度高、重复性强，但是测量成本比沉降法更高，对外部条件要求更高。无法做到大面积推广和使用。

发明内容

针对现有技术中存在上述问题，本发明提供一种既方便快捷、成本低廉，又有着较高测算精度、较广适用范围的基于图像分析的颗粒物数字粒径分析方法，并能推广应用于河流、海岸等野外实地考察之中，实现对卵石、砾石、砂粒等泥沙颗粒物中值粒径的快速、准确测量。本发明可以快速对沙粒(特别是重叠沙粒)径进行区间测量，一方面可以对于制沙的质量进行监控，另一方面可以对于沙的用途进行归类。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种颗粒物的粒径检测方法，包括：