一種基于自相關(guān)算法的均勻顆粒粒徑測量方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種顆粒粒徑的測量方法，特別適用于分選較好的顆粒，如均勻沙、顆 ?；钚蕴?、豆類的顆粒粒徑測量。
【背景技術(shù)】
[0002] 在地質(zhì)、材料、環(huán)保等領(lǐng)域的試驗研宄及生產(chǎn)實際中，顆粒的粒徑測量與分析都具 有重要意義。傳統(tǒng)的粒徑分析方法主要有篩分法、沉降法和激光衍射法。篩分法是國內(nèi)最 為普遍使用的方法，但受限于實驗環(huán)境，耗時繁瑣；沉降法只適用于較細(xì)的顆粒且要求質(zhì)地 均勻，在水中不易變形；激光衍射法則只適用于細(xì)微顆粒且實驗儀器昂貴，無法普及推廣使 用。所以針對分選較好的顆粒物，一種快捷簡便，設(shè)備成本低，可實地實時精確測量顆粒粒 徑的技術(shù)意義重大。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003] 針對上述問題，本發(fā)明提供一種操作簡便，設(shè)備成本低，可以在實地實時精確測量 顆粒粒徑的方法。
[0004] 為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案：一種基于自相關(guān)算法的均勻顆粒粒 徑測量方法，包括以下步驟：
[0005] (1)拍攝目標(biāo)顆粒物圖像，具體包括以下子步驟：
[0006] (1. 1)將目標(biāo)顆粒物平鋪在黑色平板上，用玻璃平板壓平，移走玻璃板后放置尺寸 標(biāo)定物；
[0007] (1. 2)通過數(shù)碼相機拍攝該目標(biāo)顆粒物的圖像；所述數(shù)碼相機鏡頭與目標(biāo)顆粒物 所在的平面垂直；
[0008] (2)通過自相關(guān)算法處理數(shù)碼相機采集的圖像，得到目標(biāo)顆粒物粒徑的長徑、中徑 與平均粒徑；具體包括以下子步驟：
[0009] (2. 1)通過圖像中的尺寸標(biāo)定物，確定實際長度與像素長度的比例關(guān)系；
[0010] (2. 2)對圖像進(jìn)行灰度處理，得到灰度圖像；
[0011] (2.3)在灰度圖像上選定目標(biāo)區(qū)域，所述目標(biāo)區(qū)域內(nèi)不包括尺寸標(biāo)定物；將目標(biāo) 區(qū)域從初始位置分別向上、下、左、右、左上、左下、右上、右下八個方向移動相同的位移S ; 當(dāng)向上、下、左、右四個方向移動時，步長為L，移動步數(shù)為n，且滿足S = nXL ;當(dāng)向左上、左 下、右上、右下四個方向移動時，步長為WL，移動步數(shù)為n/萬；位移S大于目標(biāo)顆粒物的 像素長度，且不超過灰度圖像的邊界，分別計算在八個方向上每移動一步后新的目標(biāo)區(qū)域y 與初始目標(biāo)區(qū)域X之間的相關(guān)性r，相關(guān)性的計算公式為：
【主權(quán)項】
1. 一種基于自相關(guān)算法的均勻顆粒粒徑測量方法，其特征在于，包括以下步驟： (1) 拍攝目標(biāo)顆粒物（7)圖像，具體包括以下子步驟： (I. 1)將目標(biāo)顆粒物（7)平鋪在黑色平板（1)上，用玻璃平板（6)壓平，移走玻璃板（6) 后放置尺寸標(biāo)定物（5); (1.2) 通過數(shù)碼相機（4)拍攝該目標(biāo)顆粒物（7)的圖像；所述數(shù)碼相機（4)鏡頭與目 標(biāo)顆粒物（7)所在的平面垂直； (2) 通過自相關(guān)算法處理數(shù)碼相機（4)采集的圖像，得到目標(biāo)顆粒物（7)粒徑的長徑、 中徑與平均粒徑；具體包括以下子步驟： (2. 1)通過圖像中的尺寸標(biāo)定物（5)，確定實際長度與像素長度的比例關(guān)系； (2. 2)對圖像進(jìn)行灰度處理，得到灰度圖像； (2.3) 在灰度圖像上選定目標(biāo)區(qū)域，所述目標(biāo)區(qū)域內(nèi)不包括尺寸標(biāo)定物（5);將目標(biāo)區(qū) 域從初始位置分別向上、下、左、右、左上、左下、右上、右下八個方向移動相同的位移S ;當(dāng) 向上、下、左、右四個方向移動時，步長為L，移動步數(shù)為n，且滿足S = nXL;當(dāng)向左上、左 下、右上、右下四個方向移動時，步長為萬L，移動步數(shù)為n/萬；位移S大于目標(biāo)顆粒物（7) 的像素長度，且不超過灰度圖像的邊界，分別計算在八個方向上每移動一步后新的目標(biāo)區(qū) 域y與初始目標(biāo)區(qū)域X之間的相關(guān)性r，相關(guān)性的計算公式為：
式中，XjPyi分別表示目標(biāo)區(qū)域移動前后的區(qū)域內(nèi)的對應(yīng)像素點的灰度值，?和f則 表示這兩個區(qū)域的所有像素點灰度的平均值； (2. 4)以每步步長為橫坐標(biāo)，對應(yīng)的相關(guān)性r的值為縱坐標(biāo)，在同一坐標(biāo)系下繪制八個 移動方向的相關(guān)性曲線； (2. 5)確定八條相關(guān)性曲線各自達(dá)到第一次回升頂點時的位移距離，根據(jù)步驟2. 1得 到的比例關(guān)系，將位移距離轉(zhuǎn)換成實際長度； (2.6)選取八個方向計算得到的實際長度中最大長度作為目標(biāo)顆粒物（7)的長徑，最 小長度作為目標(biāo)顆粒物（7)的中徑，八個方向?qū)嶋H長度的平均值作為目標(biāo)顆粒物（7)的平 均粒徑。
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種基于自相關(guān)算法的均勻顆粒粒徑測量方法，包括拍攝目標(biāo)顆粒物圖像和自相關(guān)算法處理圖像得到顆粒物粒徑兩個步驟。通過數(shù)碼相機拍攝目標(biāo)顆粒物在平板上的圖像，利用尺寸標(biāo)定物確定實際長度與像素長度的比例關(guān)系，對灰度處理的后的圖像選定目標(biāo)區(qū)域進(jìn)行八個方向的移動，分別計算移動前后區(qū)域的相關(guān)性，繪制相關(guān)性曲線，確定各自第一次達(dá)到回升頂點的位移距離，經(jīng)比例關(guān)系轉(zhuǎn)換成實際長度，以八個長度中最大的為目標(biāo)顆粒物的長徑，最小的為中徑，八個長度的平均值為平均粒徑。利用本發(fā)明可實現(xiàn)在野外和現(xiàn)場的實時測量，通過通用易得的設(shè)備即可實現(xiàn)對細(xì)至沙樣，粗至豆類、卵石的長徑、中徑及平均粒徑的精確測量。
【IPC分類】G06T7-40, G06T7-00
【公開號】CN104680526
【申請?zhí)枴緾N201510075136
【發(fā)明人】成志軒, 劉海江, 鄧小虎, 賴富春, 馬國淇, 王坤鵬, 葉洲騰
【申請人】浙江大學(xué)
【公開日】2015年6月3日
【申請日】2015年2月12日