[发明专利]基于数字图像确定不均匀岩土材料渗透系数的方法

权利要求书

1.一种基于数字图像确定不均匀岩土材料渗透系数的方法，其特征在于包括如下步骤：

(1)获取岩土材料的彩色数字图像文件；

(2)将彩色数字图像进行去噪和二值化处理，得到表示岩石和其它组分的二值图像文件；

(3)提取二值图像中的图形边界，并转换为矢量图形文件；

(4)基于矢量图形文件中的有限单元网格，通过数值方法模拟渗透试验确定不均匀岩土材料的宏观等效渗透系数。

2.根据权利要求1所述的基于数字图像确定不均匀岩土材料渗透系数的方法，其特征在于，所述步骤(2)中将彩色数字图像进行去噪和二值化处理的具体步骤包括：

(2.1)将彩色图像数据的RGB色彩空间中的红、绿和蓝颜色分别对应的灰度图像进行中值滤波处理，将图像去噪；

(2.2)将数字图像转换到HIS色彩空间；

(2.3)根据数字图像在HIS色彩空间中的岩石和其它组分区别度最大的分量的频率分布情况设定二值化阈值，将数字图像二值化，得到表示岩石和其它组分的二值图像。

3.根据权利要求2所述的基于数字图像确定不均匀岩土材料渗透系数的方法，其特征在于，步骤(2.3)之后还包括结合原始彩色数字图像中的岩土分布情况对二值图像中的岩土边界进行修改以得到更符合实际情况的岩土分布二值图像的步骤。

4.根据权利要求1所述的基于数字图像确定不均匀岩土材料渗透系数的方法，其特征在于，所述步骤(3)中提取二值图像中的图形边界，并转换为矢量图形文件的具体步骤包括：

(3.1)利用8连通域标记方法提取二值图像中的表示岩石或土壤的其中一种像素点集合；

(3.2)对属于该集合的每一个点根据位置进行拆分为四条线，记录四条线的坐标；

(3.3)对所有线的集合进行运算删除重合的线，得到该像素点集合的外边框；

(3.4)将外边框进行排序处理，形成首尾相连的锯齿状边界；

(3.5)对锯齿状边界进行平滑处理；

(3.6)根据一个像素点的实际尺寸，将边界图像文件转换为矢量图形文件。

5.根据权利要求1所述的基于数字图像确定不均匀岩土材料渗透系数的方法，其特征在于，所述步骤(4)基于矢量图形文件中的有限单元网格，通过数值方法模拟渗透试验确定不均匀岩土材料的宏观等效渗透系数的具体步骤包括：

(4.1)通过有限元网格划分软件将步骤(3)得到的矢量图形文件划分为有限元网格；

(4.2)设置数值渗透试验的边界条件与实验室相同，利用达西定律采用常水头测渗透系数的方法进行模拟渗透试验。