[发明专利]基于图像处理的土样表面裂隙动态追踪提取装置及方法在审

专利信息
申请号: 202011407941.9 申请日: 2020-12-05
公开(公告)号: CN112683747A 公开(公告)日: 2021-04-20
发明(设计)人: 许怡;朱洵;颜冰 申请(专利权)人: 水利部交通运输部国家能源局南京水利科学研究院
主分类号: G01N15/08 分类号: G01N15/08;G01N21/84;G01N21/01
代理公司: 北京保识知识产权代理事务所(普通合伙) 11874 代理人: 汪浩
地址: 210029 江*** 国省代码: 江苏;32
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摘要:
搜索关键词: 基于 图像 处理 表面 裂隙 动态 追踪 提取 装置 方法
【说明书】:

发明公开了基于图像处理的土样表面裂隙动态追踪提取装置及方法,属于土工测试技术领域;基于图像处理的土样表面裂隙动态追踪提取装置,包括有遮光箱,所述遮光箱的侧壁上设置有摄像孔,所述遮光箱的外侧依次安装有微型激光定位器和高清摄像机,所述微型激光定位器和高清摄像机的底部均固定连接有可伸缩支架;同时本发明还提出了一种基于图像处理的土样表面裂隙动态追踪提取方法,所述提取方法与图像处理的土样表面裂隙动态追踪提取装置相匹配;本发明有效解决了手动测量土样表面裂隙分布的方法费时费力,操作过程中易对土样造成破坏,无法及时获取裂隙的动态变化且直接测量的准确度有待进一步提高的问题。

技术领域

本发明涉及土工测试技术领域,具体为基于图像处理的土样表面裂隙动态追踪提取装置及方法。

背景技术

土体开裂问题广泛存在于实际岩土工程中。裂隙的产生会导致一些不良后果,例如裂隙的生成会促使土体内部水分的增发,加剧裂隙向土体内部发育,对其整体强度和变形特性造成较大影响。同时在降雨过程中,裂隙也为水流提供了优势流路径,加速水分入渗,进一步加剧了土体工程性质的劣化。故准确的获取土中裂隙的动态发育特征,是预防和治理诸如边坡失稳、大坝破坏、地下污染物迁移等一系列岩土工程问题的关键。

在土工室内试验中,常通过捕捉外部环境作用下小尺寸圆柱形试样表面裂隙的动态发育过程,结合相应的室内力学试验(例如三轴压缩试验、单轴压缩试验等)来研究裂隙对土体工程性质的影响,故对小尺寸圆柱形试样表面裂隙动态发育过程进行准确刻画显得十分重要。目前对于小尺寸圆柱形试样表面裂隙动态发育过程的研究还不够深入,研究人员往往通过对圆柱形试样固定位置处的照片进行定性对比或借助软尺、画笔临摹的方法手动获取其表面的裂隙分布,但上述方法在测量过程中费时费力,操作过程中试样易产生破坏,且不能及时获得裂隙的动态变化;此外直接测量的准确度还有待进一步提高,为了解决上述问题,我们提出了一种基于图像处理的土样表面裂隙动态追踪提取装置及方法。

因此,定量化提取小尺寸圆柱形试样表面裂隙的发育过程,对提高实际岩土工程中裂隙的预防和治理具有重要的意义。

发明内容

1、本发明要解决的技术问题

本发明的目的在于提供基于图像处理的土样表面裂隙动态追踪提取装置及方法,以解决上述背景技术中提出的问题:

手动测量土样表面裂隙分布的方法费时费力,操作过程中易对土样造成破坏,无法及时获取裂隙的动态变化且直接测量的准确度有待进一步提高的问题。

2、技术方案

为实现上述目的,本发明提供如下技术方案:

基于图像处理的土样表面裂隙动态追踪提取装置,包括有遮光箱,所述遮光箱的侧壁上设置有摄像孔,所述遮光箱的外侧依次安装有微型激光定位器和高清摄像机,所述微型激光定位器和高清摄像机的底部均固定连接有可伸缩支架,所述遮光箱的内底面的中心位置上固定安装有可变转速旋转电机,所述可变转速旋转电机的顶端固定连接有旋转平台,所述旋转平台上设置有圆柱形土样。

优选的,所述遮光箱的竖直棱边上固定连接有钢制遮光箱支架,所述钢制遮光箱支架上设置有多个安装孔,所述安装孔内插接有钢制灯光位置水平控制杆,所述钢制灯光位置水平控制杆上固定安装有LED灯源。

优选的,所述微型激光定位器和高清摄像机与圆柱形土样相匹配,所述高清摄像机的对焦位置位于圆柱形土样的中心位置;所述微型激光定位器的激光定位点位于圆柱形土样的正下方位置;所述高清摄像机的对焦位置和微型激光定位器的激光定位点位置在同一条铅垂线上。

基于图像处理的土样表面裂隙动态追踪提取方法,所述提取方法与权利要求1-3所述的基于图像处理的土样表面裂隙动态追踪提取装置相匹配,其特征在于,包括有如下步骤:

S1、将旋转平台及可变转速旋转电机位置准确设置在遮光箱的中心位置;随后将圆柱形土样安放在旋转平台正中心位置;

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