[发明专利]一种图像法集料堆叠空隙率预测方法和系统

权利要求书

1.一种图像法集料堆叠空隙率预测方法，其特征在于，包括如下步骤：

1)拍摄集料颗粒图像，进行图像处理获得集料颗粒的外轮廓；

2)扫描集料颗粒获得集料颗粒的高度轮廓；

3)将4.75mm-31.5mm集料粒径区间的集料颗粒等分成若干份，根据外轮廓中的粒径、面积结合高度轮廓中的集料高度统计出不同粒径区间的级配体积占比；

4)对轮廓数据进行运算，得出颗粒的棱角性、针片状、扁平度和凸度，采用拟合椭圆法计算对轮廓数据进行运算，得出颗粒的棱角性；该拟合椭圆法是采用最小二乘法原理，将集料颗粒的外轮廓的坐标点拟合成椭圆，再将集料的外轮廓与拟合得到的椭圆进行对比，从而得到集料的棱角性；公式如下：

其中，n为外轮廓像素点总数，点P(x_i,y_i)为外轮廓上任意一点坐标，点H(xh_i,yh_i)为对应的拟合椭圆上切点坐标，b为短半轴长，

所述的凸度，计算公式如下：

其中，pe为颗粒图像最小外切多边形的周长，p为颗粒外轮廓的周长；

5)将级配体积占比和步骤4)的粒形参数作为输入值，运用深度学习算法预测集料的空隙率，所述的深度学习算法包括Elman神经网络或BP神经网络。

2.如权利要求1所述的一种图像法集料堆叠空隙率预测方法，其特征在于，所述图像处理包括图像滤波、图像二值化、图像填充以及图像轮廓提取。

3.如权利要求1所述的一种图像法集料堆叠空隙率预测方法，其特征在于，所述针片状，计算公式如下：

其中，L为集料颗粒的等效椭圆的长轴；H为等效椭圆的短轴。

4.如权利要求1所述的一种图像法集料堆叠空隙率预测方法，其特征在于，所述扁平度，计算公式如下：

其中，d为集料颗粒的高度轮廓，H为外轮廓的宽度。

5.一种图像法集料堆叠空隙率预测系统，其特征在于，包括传送装置、CCD相机、线性轮廓扫描仪、振动给料器和计算机；该振动给料器用于给料并分散集料颗粒；该传送装置用于传送集料颗粒；该CCD相机用于拍摄集料颗粒图像；该线性轮廓扫描仪用于扫描集料颗粒获得集料颗粒的高度轮廓；该计算机与传送装置、CCD相机、线性轮廓扫描仪、振动给料器相连并采用权利要求1至4中任一项所述的一种图像法集料堆叠空隙率预测方法预测集料的空隙率。

6.如权利要求5所述的一种图像法集料堆叠空隙率预测系统，其特征在于，所述计算机设有图像采集模块，用于采集集料颗粒图像进行图像处理获得集料颗粒的外轮廓；高度轮廓数据采集模块，用于采集所述高度轮廓；电机驱动模块，用于控制所述传送装置的速度及运行方向；级配体积占比测量模块，用于计算级配体积占比；粒形测量模块，用于计算粒形参数；空隙率预测模块，用于预测集料的空隙率。