[发明专利]三轴试验土样变形的数字图像测量方法及设备

权利要求书

1、三轴试验土样变形的数字图像测量设备，其特征是：由三轴压缩仪、数字图像采集设备和微型计算机组成，三轴压缩仪的密封外罩为透明钢化玻璃方形密封容器[1]，底座上设定标准直径长度；数字图像采集设备由电荷耦合装置[2]、调焦镜头[3]和扩倍镜[4]组成，电荷耦合装置[2]前端连接扩倍镜[4]和调焦镜头[3]；微型计算机[6]中装视频采集卡和显示卡，电荷耦合装置的数据传输线[5]接视频采集卡；程序分两个部分：第一部分是象素当量的标定，第二部分是三轴试样变形测量，每个部分都由图像的采集与处理及边缘识别与记录二大模块组成。

2、三轴试验土样变形的数字图像测量方法，首先向三轴压缩仪放置试样，向压力室内施加压力，然后再通过传力杆对试样施加竖向压力，计算得到轴向变形和径向变形，其特征是：

第一部分：横、竖向象素当量标定，

横向象素当量标定程序为：

(1)、开始，首先调用Matrix图形开发库中的MdigGrabContinuous函数连续摄像；

(2)、为了保证物体中心轴对称，需要判断标定物是否处于整幅图像中心，如果不是，调节电荷耦合装置使得图像居中；

(3)、把标定物依次置于不同象素高度处，调用Matrix图形开发库中的MbufGet函数获取数字图像信息数据，对图像进行分析和处理，检测标定物左、右边缘位置，用公式K_nh11=柱体直径/(右边缘-左边缘)计算不同高度处的横向象素当量；判断是否还有标定物需要标定，如果没有，把所有标定得到的象素当量值存贮到一张二维数据表中，结束程序；标定特征点处的象素当量，在其它位置用已标定的特征点进行曲线拟合并插值求得；竖向象素当量标定同横向象素当量标定程序；

第二部分：三轴试样变形测量，使用在表面加印白色标记的橡皮膜装土成样，变形测量程序为：

(1)、开始，首先调用Matrix图形开发库中的MdigGrabContinuous函数连续摄像；

(2)、为了保证试样中心轴对称，判断试样图像是否处于中心位置，如果不是，移动电荷耦合装置使得图像居中；

(3)、调用Matrix图形开发库中的MbufGet函数获取数字图像信息数据，对图像进行分析和处理：检测三轴仪底座上设定的标准直径长度，确定图像放大倍数β；检测标志线位置并贮存，计算相邻标志线间象素高度，从竖向象素当量二维表中直接读取或通过插值方法得到相应的象素当量，用公式H_Vi=N_i×K_nVi×β计算标志线之间的真实高度；检测试样左、右边缘位置并贮存，从横向象素当量二维表中直接读取或通过插值方法得到相应的象素当量，用公式H_Hi=N_i×K_nHi×β计算试样的真实直径；输出试样的实时长度，由此得到不同时刻的变形量；判断是否继续测量，如果需要继续，上述过程，否则结束程序。