基于圖像處理的砂土顆粒細(xì)觀特性分析.pdf

1、本論文的主要工作是利用數(shù)字圖像處理技術(shù)分析砂土顆粒的細(xì)觀特性。由于砂土的細(xì)觀變化情況可以反映出其在宏觀力學(xué)尺度上的特性，所以砂土細(xì)觀特性分析受到了國(guó)內(nèi)外專家的廣泛關(guān)注。砂土的細(xì)觀特性主要指標(biāo)是砂土顆粒的數(shù)目、面積、周長(zhǎng)、空間排列方式等參數(shù)。本論文應(yīng)用圖像處理方法，使用MATLAB軟件，結(jié)合概率論知識(shí)，選擇合適的方法優(yōu)化圖像質(zhì)量，選取出最能突出砂土顆粒特性效果的圖像，提取其細(xì)觀特性參數(shù)，使其為描述顆粒組構(gòu)理論提供數(shù)據(jù)支撐。本論文的主要研究

2、內(nèi)容如下:
　　(1)砂土顆粒圖像預(yù)處理。主要包括均勻背景，平滑濾波和調(diào)節(jié)對(duì)比度。均勻背景采取頂帽變換，會(huì)得到一副背景比較合適而且均勻的圖像;平滑濾波采用均值濾波和中值濾波的方法，對(duì)比兩種方法，得出中值濾波的方法對(duì)本幅圖像效果較好;利用灰度級(jí)均衡化處理可以擴(kuò)展圖像的動(dòng)態(tài)范圍，使其具有較高的對(duì)比度。
　　(2)砂土顆粒圖像分割。首先采用灰度平均值法和最大類間方差法進(jìn)行圖像二值化;其次對(duì)二值化后的圖像使用形態(tài)學(xué)處理，包括開閉運(yùn)算

3、、形態(tài)學(xué)濾波、填充孔洞和清除邊界;再次使用基于距離變換的分水嶺分割和基于控制標(biāo)記符的分水嶺分割方法，分割粘連的砂土顆粒;最后利用四種邊緣檢測(cè)算子檢測(cè)砂土顆粒的邊緣，提取砂土顆粒的周長(zhǎng)。
　　(3)提取砂土顆粒特性參數(shù)。根據(jù)顆粒特性參數(shù)的概念，在MATLAB軟件中，得出質(zhì)心、數(shù)目、面積等參數(shù);其創(chuàng)新點(diǎn)在于重點(diǎn)求取砂土顆粒的空間排列方式，結(jié)合概率論的相關(guān)理論知識(shí)，首次提出選取與砂土顆粒具有相同二階矩的外接橢圓的長(zhǎng)軸與豎直軸的夾角方向作