基于自相關(guān)算法的數(shù)字粒徑分析.pdf

1、泥沙粒徑是影響泥沙起動(dòng)，輸移及沉降的一個(gè)重要參數(shù)，一直以來都是地貌沉積及海岸工程領(lǐng)域的一個(gè)研究熱點(diǎn)。近年來，伴隨光學(xué)技術(shù)和圖像處理技術(shù)的高速發(fā)展，越來越多學(xué)者利用圖像法分析泥沙粒徑。本文主要采用基于自相關(guān)算法的數(shù)字粒徑分析，實(shí)現(xiàn)快速、便捷和低成本的泥沙粒徑及級配測量。
　　為實(shí)現(xiàn)實(shí)地混合沙的數(shù)字粒徑分析，分選性較好的沙粒粒徑測量是研究的第一步?；谧越M織理論，分選較好的沙具有的相似紋理決定了自相關(guān)曲線上出現(xiàn)相關(guān)性回升，根據(jù)回升點(diǎn)對

2、應(yīng)的位移值可估算粒徑。同時(shí)，將傳統(tǒng)自相關(guān)算法的一個(gè)方向移動(dòng)拓展至二維八個(gè)方向移動(dòng)，得到沙粒的長徑和中徑。經(jīng)尺量法和篩分法驗(yàn)證，本論文改進(jìn)的自相關(guān)算法測得的分選性較好的沙粒粒徑信息非常準(zhǔn)確。
　　對于混合沙，本論文加入了圖像增強(qiáng)步驟，抹去大顆粒泥沙表面花紋并增強(qiáng)沙粒本身與孔隙的對比度，提升了平均粒徑和中值粒徑的準(zhǔn)確性。區(qū)別于傳統(tǒng)的非負(fù)最小二乘法、核密度估計(jì)法和最大熵法，本論文通過采用非線性規(guī)劃方法加入對級配結(jié)果的約束，獲得了準(zhǔn)確的粒

3、徑級配及相關(guān)參數(shù)，如分選系數(shù)、歪度系數(shù)、尖度系數(shù)等。同時(shí)，采用改進(jìn)的高斯函數(shù)擬合得到更符合實(shí)際情況的泥沙質(zhì)量累積曲線及質(zhì)量密度曲線。由于細(xì)顆粒泥沙被掩蔽及表層顆粒在豎直方向上的傾斜，圖像法得到的質(zhì)量累積曲線比篩分法所得到的曲線更加陡峭（即泥沙分布更為均勻）。
　　本論文將所研究的沙粒簡化為密度相等的球體，基于此假設(shè)，實(shí)現(xiàn)二維泥沙圖像向三維泥沙顆粒的轉(zhuǎn)變，彌補(bǔ)了先前學(xué)者直接利用面積比得到質(zhì)量累積曲線，由圖解法得到各類粒徑參數(shù)在理論上