详情

原文传递一种基于二维动态图像法的机制砂级配测量系统

专利名称：	一种基于二维动态图像法的机制砂级配测量系统
摘要：	本发明一种基于二维动态图像法的机制砂级配测量系统，包括：图像采集模块，用于获得颗粒在不同角度下的视频图像；颗粒定位模块，用于定位该颗粒在下落过程中每一帧图像的位置区域，并将视频分帧，得到颗粒下落若干张图像；图像二值化模块，用于将原始图像转化二值图像；颗粒轮廓分割模块，用于从二值图像中分割出颗粒轮廓；三维厚度计算模块，用于处理图像得到颗粒在不同角度下的片面厚度，并获得颗粒的三维真实厚度；投影面积计算模块，用于得到机制砂颗粒的投影面积；级配统计模块，结合机制砂颗粒的真实厚度与投影面积得到单颗粒体积，利用颗粒体积之和得到机制砂的级配参数。本发明能够减小由于仅依靠二维图像测量三维颗粒造成的检测误差。
专利类型：	发明专利
申请人：	华侨大学
发明人：	房怀英;林文华;黄文景;林伟端;杨建红;胡祥;计天晨;黄骁民
专利状态：	有效
申请日期：	1900-01-20T00:00:00+0805
发布日期：	1900-01-20T21:00:00+0805
申请号：	CN201911388331.6
公开号：	CN111044419A
代理机构：	厦门市首创君合专利事务所有限公司
代理人：	张松亭;李艾华
分类号：	G01N15/02;G01N15/06;G;G01;G01N;G01N15;G01N15/02;G01N15/06
申请人地址：	362000 福建省泉州市丰泽区城东城华北路269号
主权项：	1.一种基于二维动态图像法的机制砂级配测量系统，其特征在于，包括图像采集模块(10)、颗粒定位模块(20)、图像二值化模块(30)、颗粒轮廓分割模块(40)、三维厚度计算模块(50)、投影面积计算模块(60)和级配统计模块(70)；所述图像采集模块(10)通过机械分散让机制砂在下落过程中翻滚起来，然后利用相机对颗粒的下落过程进行视频拍摄，得到颗粒在不同角度状态下的视频图像；所述颗粒定位模块(20)处理所述图像采集模块(10)获得的颗粒视频图像，得到颗粒在下落过程中每一帧图像的位置区域，并将视频分帧，得到颗粒下落过程中的3张及以上图像；所述图像二值化模块(30)将所述颗粒定位模块(20)中获得的图像转化为二值图像；所述颗粒轮廓分割模块(40)从二值图像中提取颗粒轮廓；所述三维厚度计算模块(50)处理颗粒轮廓得到颗粒在不同角度下的片面厚度，然后利用片面厚度得到颗粒的真实厚度；所述投影面积计算模块(60)用于得到机制砂颗粒的投影面积；所述级配统计模块(70)结合机制砂颗粒的真实厚度与投影面积得到单颗粒体积，利用颗粒体积之和得到机制砂整体的级配参数。 2.根据权利要求1所述一种基于二维动态图像法的机制砂级配测量系统，其特征在于，所述图像采集模块(10)包括振动给料单元(11)、分散单元(12)、背光源(13)和工业相机(14)；所述振动给料单元(11)用于给测量区域提供稳定的进料；所述分散单元(12)用于使机制砂在下落过程中翻转；所述背光源(13)用于提供图像采集环境的稳定亮度；所述工业相机用于在机制砂颗粒的下落过程中进行视频拍摄，视频中储存了颗粒在不同角度状态下的图像和下落路径。 3.根据权利要求1所述一种基于二维动态图像法的机制砂级配测量系统，其特征在于，所述振动给料单元(11)以设定频率振动，使得机制砂均匀进料，用于给测量区域提供稳定的进料。 4.根据权利要求1所述一种基于二维动态图像法的机制砂级配测量系统，其特征在于，所述分散单元(12)内采用多层折流板的机械结构将机制砂分散并且使颗粒在下落过程中进行翻转。 5.根据权利要求1所述一种基于二维动态图像法的机制砂级配测量系统，其特征在于，所述背光源(13)为平行LED光源，位于颗粒落料一侧，用于给图像采集环境提供的稳定光源。 6.根据权利要求1所述一种基于二维动态图像法的机制砂级配测量系统，其特征在于，所述工业相机(14)平行于背光源，垂直于机制砂下落方向，在测量时工业相机以视频拍摄的模式对颗粒下落过程进行拍摄，使得相机能够对颗粒下落过程中进行完整拍摄，采集到颗粒在不同种角度状态和下落路径。 7.根据权利要求1所述一种基于二维动态图像法的机制砂级配测量系统，其特征在于，所述颗粒定位模块(20)，包括颗粒定位单元(21)和视频分帧单元(22)；所述颗粒定位单元(21)通过对颗粒下落的视频进行分析，得到颗粒的下落路径，进而在视频中进行颗粒定位，得到该颗粒在下落过程中在每一帧图像上的位置区域；所述视频分帧单元(22)通过对该颗粒下落过程中的视频进行处理，按帧率从视频中提取图像，得到该颗粒下落过程中3张及以上图像。 8.根据权利要求1所述一种基于二维动态图像法的机制砂级配测量系统，其特征在于，所述图像二值化模块(30)，包括中值滤波单元(31)和阈值分割单元(32)；所述中值滤波单元(31)用于去除图像噪声，将图像的每个像素用3×3邻域像素中值代替；所述阈值分割单元(32)用于将图像转化为黑白二值图像。 9.根据权利要求1所述一种基于二维动态图像法的机制砂级配测量系统，其特征在于，所述颗粒轮廓分割模块(40)，通过扫描二值图像中的非零像素点，将像素点中心相连成为颗粒轮廓并进行提取，得到各个颗粒的轮廓曲线；所述颗粒轮廓分割模块(40)仅获得颗粒外轮廓。 10.根据权利要求1所述一种基于二维动态图像法的机制砂级配测量系统，其特征在于，所述三维厚度计算模块(50)，包括片面厚度计算单元(51)和真实厚度计算单元(52)；所述片面厚度计算(51)用于处理对一个颗粒采集到的不同图像，利用图像中的颗粒轮廓和投影面积得到颗粒的片面厚度；由于对同一个颗粒采集了多种角度状态的图像，因此根据多张图像得到多个片面厚度；所述真实厚度计算单元(52)用于对同一个颗粒的多个片面厚度取平均值。 11.根据权利要求1所述的一种基于二维动态图像法的机制砂三维形态参数及级配测量方法，其特征在于：所述投影面积计算模块(60)用于处理不同颗粒的轮廓曲线得到颗粒在不同状态下的投影体积，对所有投影体积取平均值作为颗粒的最终投影面积。 12.根据权利要求1所述的一种基于二维动态图像法的机制砂三维形态参数及级配测量方法，其特征在于：所述级配统计模块(70)用于统计在颗粒的不同厚度大小区间内，各厚度区间的颗粒体积之和占所有颗粒的体积之比，其中单个颗粒的体积计算方法为颗粒厚度与投影面积的乘积。
所属类别：	发明专利