本發(fā)明可以應(yīng)用在工程與建筑材料等，具體來(lái)說(shuō)可以用于骨料的級(jí)配分析。

背景技術(shù)：

1、骨料是混凝土和瀝青等建筑材料的關(guān)鍵組成部分，主要分為細(xì)骨料和粗骨料兩類。骨料的粒徑和級(jí)配對(duì)建筑材料的強(qiáng)度、耐久性和工作性能有著顯著影響，骨料的級(jí)配參數(shù)是影響其性能的重要因素。骨料的尺寸、形狀和分布對(duì)混合料的密實(shí)度、抗變形能力和耐久性有著直接的影響。

2、傳統(tǒng)的骨料級(jí)配參數(shù)獲取方法中最常見的是篩分法。篩分法利用一組標(biāo)準(zhǔn)篩網(wǎng)對(duì)骨料進(jìn)行分級(jí)，通過(guò)機(jī)械振動(dòng)或手動(dòng)操作將骨料樣品逐級(jí)篩分到各個(gè)不同粒徑的篩網(wǎng)中，然后分別稱量每層篩網(wǎng)上殘留的骨料質(zhì)量。根據(jù)這些數(shù)據(jù)計(jì)算每種粒徑骨料的質(zhì)量百分比，并繪制粒徑分布曲線。這種方法已經(jīng)廣泛應(yīng)用于工程和建筑領(lǐng)域，用于評(píng)估和控制骨料的質(zhì)量。盡管篩分法操作簡(jiǎn)單，但存在效率低、對(duì)不規(guī)則顆粒的篩分精度不足等問(wèn)題。

3、隨著建筑領(lǐng)域?qū)橇闲阅芤蟮奶岣?，以及?duì)施工效率和精度的追求，傳統(tǒng)的骨料級(jí)配分析方法已難以滿足現(xiàn)代建筑工程的需求。傳統(tǒng)方法效率較低，且在處理不規(guī)則顆粒時(shí)篩分精度不足。此外，建筑領(lǐng)域?qū)κ┕み^(guò)程中的環(huán)境影響和成本控制也越來(lái)越重視，這要求混合料的設(shè)計(jì)和施工過(guò)程更加科學(xué)、精確和高效。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本發(fā)明涉及一種用于骨料的二維圖像處理和建模的新方法。該方法針對(duì)現(xiàn)場(chǎng)采集的集群骨料圖像，通過(guò)一系列的圖像處理步驟，實(shí)現(xiàn)對(duì)骨料的分割和參數(shù)計(jì)算，最終進(jìn)行級(jí)配分析和評(píng)估。

2、本發(fā)明包括以下步驟：

3、a采集骨料的二維圖像；

4、b對(duì)所述二維圖像進(jìn)行透視變換校正，通過(guò)雙三次插值法按比例調(diào)整所述二維圖像的大??；

5、c對(duì)圖像進(jìn)行分割獲取所述骨料的掩膜和邊緣信息；

6、d通過(guò)所述掩膜和邊緣信息計(jì)算骨料參數(shù)，所述骨料參數(shù)包括最小凸多邊形寬度、骨料面積、等效橢圓長(zhǎng)半軸、等效橢圓短半軸和等效橢圓體積；

7、e基于所述骨料參數(shù)進(jìn)行級(jí)配分析，繪制級(jí)配曲線。

8、進(jìn)一步地，所述透視變換校正步驟包括使圖像的四個(gè)頂點(diǎn)與正方形邊界框的四個(gè)頂點(diǎn)重合。

9、進(jìn)一步地，采用segment?anyth?i?ng模型對(duì)所述二維圖像進(jìn)行分割。

10、進(jìn)一步地，通過(guò)雙三次插值法按比例調(diào)整所述二維圖像的大小具體包括，通過(guò)使用cv2.res?i?ze函數(shù)將所述輸入圖像縮放到指定大小，并采用雙三次插值法4調(diào)整所述輸入圖像的尺寸，以校正圖像畸變現(xiàn)象。

11、進(jìn)一步地，所述圖像分割步驟包括使用segment?anyth?i?ng模型獲取骨料的掩膜和邊緣信息,通過(guò)橢圓擬合算法處理每顆骨料的邊緣信息，得到擬合橢圓。

12、進(jìn)一步地，所述參數(shù)的計(jì)算步驟包括：

13、利用提供的公式計(jì)算最小凸多邊形寬度；

14、使用sam中的mask_generator.generate方法，利用掩膜和邊緣信息計(jì)算骨料面積；

15、使用opencv中的cv2.f?i?te?l?l?i?pse方法利用橢圓擬合算法計(jì)算等效橢圓長(zhǎng)半軸和短半軸；

16、利用提供的公式計(jì)算等效橢圓體積。

17、進(jìn)一步地，所述級(jí)配分析步驟包括：使用粒徑參數(shù)和質(zhì)量參數(shù)進(jìn)行級(jí)配計(jì)算；繪制級(jí)配曲線并根據(jù)提供的公式計(jì)算誤差。

18、具體而言，本發(fā)明首先對(duì)現(xiàn)場(chǎng)采集的三組集群骨料圖像進(jìn)行預(yù)處理，以去除噪聲和干擾，增強(qiáng)圖像質(zhì)量。隨后，利用先進(jìn)的segment?anyth?i?ng模型(sam)，對(duì)預(yù)處理后的圖像進(jìn)行分割，識(shí)別并分離出圖像中的單顆骨料。

19、在完成分割后，本發(fā)明進(jìn)一步計(jì)算出圖像中每顆骨料的參數(shù)信息?；谟?jì)算所得的參數(shù)信息，本發(fā)明對(duì)三組骨料進(jìn)行級(jí)配分析。通過(guò)對(duì)不同粒徑骨料的比例進(jìn)行統(tǒng)計(jì)和計(jì)算，繪制出骨料的級(jí)配曲線。該級(jí)配曲線能夠直觀地反映出骨料的級(jí)配情況，為混合料的設(shè)計(jì)和施工提供科學(xué)依據(jù)。

20、本發(fā)明不僅提高了骨料級(jí)配分析的效率，還大大簡(jiǎn)化了分析過(guò)程，降低了人力和時(shí)間成本。通過(guò)本發(fā)明，能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)骨料的快速、全面的分析和評(píng)價(jià)，為工程實(shí)踐中的骨料選擇和應(yīng)用提供有力支持。

技術(shù)特征：

1.一種基于圖像處理和建模的骨料級(jí)配分析方法，包括以下步驟：

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于圖像處理和建模的骨料級(jí)配分析方法，其特征在于，所述透視變換校正步驟包括使圖像的四個(gè)頂點(diǎn)與正方形邊界框的四個(gè)頂點(diǎn)重合。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于圖像處理和建模的骨料級(jí)配分析方法，其特征在于，采用segment?anything模型對(duì)所述二維圖像進(jìn)行分割。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于圖像處理和建模的骨料級(jí)配分析方法，其特征在于，通過(guò)雙三次插值法按比例調(diào)整所述二維圖像的大小具體包括，通過(guò)使用cv2.resize函數(shù)將所述輸入圖像縮放到指定大小，并采用雙三次插值法4調(diào)整所述輸入圖像的尺寸，以校正圖像畸變現(xiàn)象。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于圖像處理和建模的骨料級(jí)配分析方法，其特征在于，所述圖像分割步驟包括使用segment?anything模型獲取骨料的掩膜和邊緣信息,通過(guò)橢圓擬合算法處理每顆骨料的邊緣信息，得到擬合橢圓。

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于圖像處理和建模的骨料級(jí)配分析方法，其特征在于，所述參數(shù)的計(jì)算步驟包括：

7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于圖像處理和建模的骨料級(jí)配分析方法，其特征在于，所述級(jí)配分析步驟包括：使用粒徑參數(shù)和質(zhì)量參數(shù)進(jìn)行級(jí)配計(jì)算；繪制級(jí)配曲線并計(jì)算誤差。

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明公開了一種基于圖像分割的骨料級(jí)配分析方法，包括現(xiàn)場(chǎng)采集集群骨料的二維圖像，對(duì)圖像進(jìn)行預(yù)處理，采用透視變換校正圖像畸變，對(duì)校正后的圖像進(jìn)行分割，獲取每顆骨料的掩膜和邊緣信息，計(jì)算每顆骨料的關(guān)鍵參數(shù)后進(jìn)行骨料的級(jí)配分析，繪制級(jí)配曲線，并計(jì)算各級(jí)配曲線的誤差。本發(fā)明方法不僅提高了骨料級(jí)配分析的效率，簡(jiǎn)化了操作流程，為建筑工程中骨料的選擇和應(yīng)用提供了科學(xué)依據(jù)。

技術(shù)研發(fā)人員：曾鐵勇,張徑箔,范鳳磊,王建軍,李君
受保護(hù)的技術(shù)使用者：曾鐵勇
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2024/12/23