图像处理技术在泥沙粒径分析中的应用

基于数字图像处理技术的泥沙粒径分析是近年发展起来的一种新方法。传统分水岭分割方法直接作用于梯度图像,受图像噪声、目标的细小边缘及纹理等因素影响,测量精度会相对降低。通过标记重构和区域合并对传统分水岭分割法进行优化,提出改进算法。基于实测数据,围绕数字图像处理相关技术,借鉴其他领域图像分析设备和方法,以数码单反相机和Image J2x图像处理软件为基础,建立一套泥沙图像粒径分析系统。采用图像法、机械筛分法和激光分析法分别对同一批沙样进行粒径测定。对测定结果进行的分析表明数字图像处理技术可较好地用于泥沙粒径分析。     

激光泥沙颗粒分析仪的比测试验分析

介绍了激光泥沙颗粒分析仪的基本原理及操作流程，通过对实测泥沙样品的对比分析，论证了使用激光颗分仪进行河流泥沙颗粒分析的适用性，并得出了一些有益的结论。     

基于图像处理的海岸线自动提取算法研究

Google Earth卫星图像具有数据易获取,时效性强等特点。本文基于Google Earth彩色图像,采用阈值分割、形态学操作及边缘检测方法识别出海岸线,进而在二值图上通过八方向搜索方法提取出海岸线的散点数据进行后续计算。以中国杭州湾为例识别并提取了其近30年间的海岸线数据,进而计算出杭州湾填海造陆的面积并分析了其海岸变迁趋势,证实了该方法在港口海岸工程方面应用的可行性及有效性。     

加速作用对泥沙沉速的影响

在泥沙的沉降试验中，泥沙由静止转入运动往往要经历一个加速过程，且不同粒度的泥沙其加速段的长度不尽相同的，为全面地了解泥沙的实际沉降规律，本文从过渡条件出发，考虑加速作用影响建立了单颗粒泥沙在静水中的沉降速率公式，通过计算分析表明，公式的结构是合理的，能较好地描述泥沙的实际沉降规律，对颗粒分析问题的研究具有较好的实用价值。     

双阈值Alpha Shapes算法提取点云建筑物轮廓研究

针对单一阈值的Alpha Shapes算法在提取点云建筑物轮廓时存在的轮廓精度和完整性难以兼顾的问题,提出一种双阈值的Alpha Shapes算法,利用简单环的概念设计轮廓搜索算法,获得既有较好完整性又有较高几何精度的建筑物轮廓线;然后,利用一种最小二乘的轮廓线化简算法对提取出的初始轮廓进行化简,与经典的Douglas Peucker算法相比,在存在噪声的情况下,该方法化简后的轮廓线更接近实际的轮廓线。     

泥沙颗粒分析计算应用程序的编制

随着计算机技术的飞速发展，在水文行业中也得到了广泛应用。在水文测站进行泥沙颗粒分析计算时，有大量重复性的计算工作，而且计算环节一环扣一环，介绍了颗粒分析计算应用程序的开发思路、曲线模型及应用，使用颗粒分析计算应用程序可大大减轻分析人员的计算工作量，使分析人员从繁重的计算工作中解放出来，提高工作效率。     

泥沙粒度分析中激光法与传统法的对比试验

激光法与传统法泥沙粒度分析对比测试所收集的基本资料覆盖了黄河上、中、下游的水库、河道汛期、非汛期的悬移质、床沙、淤积物粗、中、细泥沙样品,粒度测试方法包括了筛析法、消光法、吸管法等传统法和激光法,并从泥沙样品来源与制备过程、分析仪器、人员操作水平、试验方法检测等方面进行了严格的质量控制。认为：①试验收集的泥沙样品规模大、来源广、代表性好,为试验研究奠定了坚实的基础;②选用仪器设备工作状况均正常,分析方法正确,为得到高质量的研究成果提供了可靠的技术支撑;③对各种分析方法进行的质量检验,方法正确、步骤严密、误差控制严格,有效地保证了研究成果的质量。     

黄河泥沙颗粒分析新技术的引进及应用

为解决传统的泥沙颗粒分析方法普遍存在的自动化程度低、手工操作环节多、分析时间长、成果精度受人为因素制约等问题,利用适用于实验室测试分析的激光粒度分析技术、动态泥沙粒形分析技术以及适用于野外在线测量的在线粒度分析技术等全自动颗粒分析技术,构建了一种新型的高自动化水平的黄河水文泥沙颗粒分析技术体系。该体系能以数据、图表等形式快速、精确地给出泥沙的粒度、粒形信息,实现了泥沙粒度分析的野外在线作业,丰富了对泥沙颗粒形貌特征的认识,拓宽了水文在泥沙领域的服务功能。     

单颗粒泥沙沉速公式的对比研究

结合大量的相关研究成果,简要总结了国内外泥沙沉速的研究现状,就单颗粒泥沙在静止水体中的沉降情况对各家泥沙沉速公式进行了分类,并进行了对比分析.结果表明,单颗粒泥沙的沉降特性已基本明确,其中Raudkivi、Cheng和Wu泥沙沉速公式的计算准确程度较高.     

基于数字图像技术的混凝土细观层次力学建模

应用数字图像技术和MATLAB图像处理工具,针对二维混凝土骨料的边界提取进行研究,并进行细观层次的有限元分析。依据灰度直方图选取 ［120, 210］ 为阈值对数字照片样本进行分段变换,然后依据骨料的尺寸和骨料内部杂质大小等因素选取16×16像素的方形模块对图片进行中值滤波。应用形态学理论选取半径为6像素的“disk” 构造结构元素对图片作开运算和闭运算,最终应用Canny边缘检测方法得到了与原始数字图片相近的骨料边界。基于商业软件ABAQUS对提取的骨料建立混凝土细观有限元分析模型,提出面积级配曲线并按此曲线分别生成与真实骨料模型相似的圆形骨料模型和任意凸多边形模型,对三种骨料模型的四点弯拉和轴拉断裂过程进行非线性有限元分析。计算结果表明：面积级配能够较好的衡量骨料模型之间的相似性;骨料分布越均匀,承载能力越高;多边形骨料模型加载的软化段离散性较大;对于形状为非圆滑类骨料,多边形骨料模型的软化段与真实骨料模型具有更好的相似性。     

基于图像处理技术的混凝土碳化深度测量

针对现有混凝土碳化深度测量方法（直尺测量法）的不足,提出了一种新的测量方法.首先比较了照相机和普通扫描仪的不同工作原理和图像获取效果,介绍了利用专用扫描设备获取混凝土试件碳化图像的具体方法;对比RGB与HSV模式图像各通道的灰度直方图,给出了利用色相灰度图测量碳化深度的思路;并基于Matlab软件开发了相应的GUI程序,方便地实现了对图像的读入、裁剪、旋转、灰度处理、碳化深度测量及数据导出.为验证新方法的可靠性,分别采用常规测量与色相灰度图测量方法对多个试件的碳化深度进行测量并比较.结果表明,新方法不仅测量值准确,能有效减小人为误差、提高精度,而且在操作上具有明显的便利性并可大大减少试验工作量.因此,该种基于专用扫描设备获取混凝土试件碳化图像结合色相灰度图测量碳化深度的新方法,可以用于混凝土碳化深度测量,并且操作方便、测量结果可靠.     

基于CT图像处理技术的混凝土损伤演化研究

采用X射线CT技术对单轴受压作用下的混凝土试件进行实时扫描观测,获得了混凝土试件的裂纹开裂、扩展、贯通的全过程图像。运用7种不同的方法分析了混凝土损伤演化全过程。分析结果表明,X射线CT是研究混凝土细观结构的有效方法,可以定性和定量分析混凝土细观结构损伤演化全过程;采用聚类分析算法,避免了由于窗宽和窗位不同引起的人为误差,真实地反映了混凝土细观结构,并较好地识别了粗骨料、砂浆和孔隙;通过差值算法得到的裂纹图像具有较强的直观性,有效地提取了裂纹;利用裂纹区像素点个数的变化代替CT数平均值,可以很好地反映混凝土损伤发展状态,当裂纹迅速扩展时,混凝土裂纹区像素点的个数发生了量级上的变化。     

基于数字图像处理的掺气水流 气泡分布研究

通过试验室研究,借助高速数码摄像机,结合VC高级编程技术,开发掺气水流气泡分析 软件,提出一种自动识别水气两相流中气泡的数字图像处理方法,为图像处理技术与水气两相流 实测研究相结合的尝试和探索。研究成果将提高对高速水流掺气机理的认识,为今后进一步深入 研究图像处理技术在水流流场特别是高速水气两相流流场测量中的应用打下良好的基础,对提高 掺气浓度的测量水平和精度,进而提高水力模型试验水平、满足工程设计要求等都具有较高的学 术意义和实用价值。     

基于万水河河流泥沙及污水排放研究

万水河属于山溪性河流,暴涨暴落,洪水下泄快,滞流时间短,由于受上游采矿及城市排污等影响,河流含沙量相对较大,采用万水河立山站的历年实测含沙资料及等标污染负荷法对废污水进行分析评价,旨在为相关部门治理河流及污染提供科学的数据来源。     

基于多光谱影像的水体自动提取方法比较研究

以鄱阳湖湿地及附近水域为研究区,基于Landsat OLI影像从水体错提率和面积精度两方面比较了单波段阈值法、归一化差异水体指数法(NDWI)、改进的归一化差异水体指数法(MNDWI)、新型水体指数法(NWI)提取湿地水体的效果。并针对传统提取方法中阈值难以确定的问题,引入直方图波谷法、大津法、迭代法计算阈值。结果表明:单波段阈值法的提取效果较差,3种水体指数法均能对水体进行有效提取;直方图波谷法的计算效果不稳定,不适合计算此次水体提取方法的阈值;大津法和迭代法均能较准确地计算阈值,其中大津法结合新型水体指数法(NWI)精度最高。     

图像分析粘性细颗粒泥沙絮体孔隙初探

以细颗粒含量较高的滇池底泥为例,利用SEM图像分析法和统计学方法,研究了粘性细颗粒泥沙絮体孔隙大小、形状及孔径分布,同时探讨了絮体孔隙大小及孔径分布与絮体沉速之间的关系.实验结果表明:粘性细颗粒泥沙絮体孔隙一般属于毛细管孔隙,孔隙投影面的形状近圆形;自然状态下絮体孔隙孔径近似呈对数正态分布;加入絮凝剂后,呈对数偏态分布;絮体沉速与絮体孔隙的大小和孔径分布具有较强的相关性.     

基于SAM & ImageJ图像处理的堆石混凝土坝层面露石率研究

堆石混凝土坝层面的外露块石为上下层提供了重要的啮合作用,其投影面积比例是科学评价层间抗剪性能的重要指标。采用国际最新Meta AI模型segment anything model（SAM）对层面外露堆石进行自动图像分割,并基于ImageJ软件对SAM识别后的图片进行再加工与图像计算,利用平滑、差分算法、中值滤波等方法精准标定外露堆石,二值化后计算得到层面露石率。结果表明：SAM图像预分割可识别约90%的外露堆石,经过ImageJ二次图像处理后可有效提高小粒径堆石的识别精度,对比手动标注结果误差在±3%以内。以贵州省两座水库的工程应用为例,对浇筑仓面进行分区预处理,结果发现靠近上游、中部、下游不同区域的露石率差别较大,计算得到的层面露石率以10%～30%居多,其中堆石入仓运输通道区域的露石率较低。研究内容与结论可为堆石混凝土结构层间界面抗剪力学性能和大坝蓄水安全稳定的研究提供参考与借鉴。     

基于一维水沙模型的三峡库区泥沙预报初探

为了得到结合短期水雨情和水库调度信息的水库泥沙预报,以指导水库泥沙实时调度,通过研究,建立了基于水雨情预报及水库调度信息的三峡水库短期泥沙预报模型,即建立以短期水雨情预报和水库调度信息为边界条件和适用于三峡库区的一维水动力学水沙数学模型。利用2006～2007年三峡工程库区清溪场、万县和坝前的水文资料对模型进行了率定,率定的模型分析了2007年7月洪水过程的库区泥沙运动情况。模型模拟结果与实测成果的对比分析表明：模型在库区沿程水力要素、悬移质含沙量及水库淤积量的模拟方面具有一定的精度。 