[发明专利]一种基于碾压仓面图像的堆石料级配曲线生成装置及方法

说明书

本发明公开了一种基于碾压仓面图像的堆石料级配曲线生成装置及方法，其方法包括：获取堆石料碾压仓面的图像，并对图像进行预处理；获取图像中颗粒的轮廓；在图像中生成射线，判断射线在颗粒的轮廓内形成的线段是否达到设置值，若是，则统计线段长度的频率分布若否，则增加生成射线的数量并重复本步骤；采用分形分布的堆石料级配函数构建线段长度分布理论解P_1D(L)；通过线段长度分布理论解P_1D(L)拟合线段长度的频率分布得到相应的级配参数；基于级配参数构建堆石料级配曲线；本发明能够降低了获取堆石料级配曲线的经济和时间成本。

技术领域

本发明涉及一种基于碾压仓面图像的堆石料级配曲线生成装置及方法，属于水利工程技术领域。

背景技术

土石坝是我国水利水电资源开发最主要的坝型之一，其建设和安全稳定与筑坝料的级配曲线密切相关。拥有优良级配曲线的堆石料大小颗粒内部填充充分，通常呈现较高的密度和变形模量。反之级配较差的堆石料由于内部颗粒填充性较差，不仅密度和模量无法满足土石坝设计要求，且在水头梯度的条件下易发生坝料渗透破坏等问题。因此，土石坝的设计阶段需要给定筑坝所用堆石料的级配上下包络线，并结合施工阶段的跟踪检测保证堆石料的级配符合设计要求。

目前土石坝现场级配检测的主要方法是通过筛分试验，即对碾压仓面的足够具有代表性的某区域堆石料进行筛分称重，从而确定每个粒径组分的质量。虽然现场筛分法检测的级配曲线准确性较高，但存在以下局限性：(1)现场筛分试验需要现场试验人员手动筛分，不仅与当前土石坝普遍采用机械化施工的现状现得格格不入，且会因为筛分试验的耽误，影响大坝整体的填筑施工进度；(2)由于试验的时间和人工成本高昂，大坝现场检测只能对较少坝料的试验点进行级配检测，不能全局反映整个仓面的堆石料级配。

为了解决上述问题，本申请提出了一种基于碾压仓面图像的堆石料级配曲线生成装置及方法。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术中的不足，提供一种基于碾压仓面图像的堆石料级配曲线生成装置及方法，解决现有技术经济和时间成本比较高技术问题。

为达到上述目的，本发明是采用下述技术方案实现的：

第一方面，本发明提出了一种基于碾压仓面图像的堆石料级配曲线生成方法，包括：

获取堆石料碾压仓面的图像，并对图像进行预处理；

获取图像中颗粒的轮廓；

在图像中生成射线，判断射线在颗粒的轮廓内形成的线段是否达到设置值，若是，则统计线段长度的频率分布若否，则增加生成射线的数量并重复本步骤；

采用分形分布的堆石料级配函数构建线段长度分布理论解P_1D(L)；

通过线段长度分布理论解P_1D(L)拟合线段长度的频率分布得到相应的级配参数；

基于级配参数构建堆石料级配曲线。

优选的，所述获取堆石料碾压仓面的图像满足：

获取时间：铺料完成后，开始碾压前；

获取设备：设置于碾压仓面上方的相机；

获取方式：拍摄区域的长宽均大于堆石料最大粒径5倍，拍摄视角的法向与碾压仓面法向夹角小于10°。

优选的，所述对图像进行预处理包括：

采用Otsu灰度阈值进行二值化处理；

采用图像透视畸变进行图像校正处理，其包括将图像分割为至少3*3的9个区域，每个区域中心布置粒径为堆石料最大粒径2倍的正方形物体，并通过双线性校正法进行校正。

优选的，所述在图像中生成射线包括：