数字图像处理分析.doc

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1、数字图像处理大作业基于图像的集料级配检测技术研究学院：信息工程学院专业：信息与通信工程姓名：陈利学号：二〇一五年十二月27摘要本文采用labVIEW中的视觉助手图像处理模块，完成对图像变换、图像增强、图像分割、图像特征分析等做了详细的研究，最终得到不同粒径集料颗粒的通过率、绘制集料级配曲线、进行误差分析和补偿,主要是得到集料颗粒粒子的质心位置、周长、灰度均值、最小灰度、最大灰度、粒子面积、等效矩形（包括长边、短边、对角线）、拟合椭圆（长轴长度、短轴长度）、圆形度等特征参数，选择其中一些参数（如面积、最小外接矩形的短边长）进行后续的各粒级集料颗粒通过率计算，由通过率绘制出级

2、配曲线。而在采集集料颗粒数字图像中采用了高分辨率的相机，尽量减少试验者以及外界环境对采集结果的影响。在数字图像处理中采用视觉助手软件，选择灰度直方图、彩色值平面抽取、阈值、反转二值化、高级形态学等函数进行图像预处理，增强图像中粒子这种有用的信息，去除噪声以及污点。对预处理后的图像进行粒子分析，粒子分析函数中选择需要的特征参数。由特征参数计算各粒级集料颗粒的通过率，并绘制级配曲线。最后对处理结果进行误差修正，提高数据的真实性和有效性。关键词：级配，粒子分析，视觉助手27第一章绪论1.1研究背景1.1.1集料颗粒粒径大于4.75mm的骨料称为粗骨料，俗称石。常用的有碎石及卵石

3、两种。碎石是天然岩石或岩石经机械破碎、筛分制成的，粒径大于4.75mm的岩石颗粒。卵石是由自然风化、水流搬运和分选、堆积而成的、粒径大于4.75mm的岩石颗粒。卵石和碎石颗粒的长度大于该颗粒所属相应粒级的平均粒径2.4倍者为针状颗粒；厚度小于平均粒径0.4倍者为片状颗粒（平均粒径指该粒级上、下限粒径的平均值）。建筑用卵石、碎石应满足国家标准GB/T14685－2001《建筑用卵石、碎石》的技术要求。研究表明：集料的特性和质量是影响混合料性能的重要因素，集料的特征，包括形状、棱角性、纹理等特征对沥青混合料的性能影响较大。如集料的粒径分布（级配），对混合料的耐久性，强度以及工

4、作性等性能有较大的影响。而具有良好棱角以及粗糙纹理的集料更易于互相嵌挤形成骨架结构，从而提高混合料的力学性能。1.1.2级配级配是集料各级粒径颗粒的分配情况，可通过筛析试验确定。级配参数：1）分计筛余百分率：某号筛上的筛余量占试样总质量的百分率；2）累计筛余百分率：某号筛的分计筛余百分率和大于某号筛的各筛分计筛余百分率的总和；3）通过百分率：通过某号筛的质量占试样总质量的百分率，即100与某号筛的累计筛余之差。1.1.3什么是LabVIEWLabVIEW是一种程序开发环境，由美国国家仪器（NI）公司研制开发，类似于C和BASIC开发环境，但是LabVIEW与其他计算机语言

5、的显著区别是：其他计算机语言都是采用基于文本的语言产生代码，而LabVIEW使用的是图形化编辑语言G编写程序，产生的程序是框图的形式。LabVIEW软件是NI设计平台的核心，也是开发测量或控制系统的理想选择。27LabVIEW开发环境集成了工程师和科学家快速构建各种应用所需的所有工具，旨在帮助工程师和科学家解决问题、提高生产力和不断创新。LabVIEW（LaboratoryVirtualInstrumentEngineeringWorkbench）是一种用图标代替文本行创建应用程序的图形化编程语言。传统文本编程语言根据语句和指令的先后顺序决定程序执行顺序，而LabVIEW

6、则采用数据流编程方式，程序框图中节点之间的数据流向决定了VI及函数的执行顺序。VI指虚拟仪器，是LabVIEW的程序模块。1.2国内外研究现状集料颗粒的级配是影响沥青混合料路用性能的主要因素，也是路面施工质量过程控制的主要检测内容。传统的集料颗粒检测方法主要有筛检法，结果往往不是很准确且耗费人力和时间。传统方法还会对集料进行燃烧或者抽提，污染环境。国内长安大学的孙朝云教授与其学生姚秋玲、张惠玲相继对数字图像处理技术在沥青混合料组成结构方面的应用进行了系统的研究，建立了一套可行的获取沥青混合料组成特性的方法，并用Delphi编程语言进行了应用系统的开发与实现。以沥青混合料特

7、征识别与评价系统为研究课题，研究了沥青混合料的使用以及现行的检测技术，并阐述了各种检测技术的特点。在对数字图像的一些概念和处理方法阐述的基础上，引出了数字图像处理技术在沥青混合料组成检测中的应用、小波降噪和图像复原技术中维纳滤波在沥青混合料图像处理中的应用。另外对图像数据库、数据拟合也作了初步的阐述与分析。1.3研究意义沥青路面是以沥青材料作为结合料粘结矿料而修筑的面层与各类基层和垫层所组成的路面结构。沥青路面混合料的矿料组成称为沥青混合料的级配。沥青混合料主要是指未经摊铺、亚视的沥青混凝土混合料和沥青碎石混合料。沥青混合料可