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水利工程论文-应用数字图象技术研究卵石的几何形态.doc

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水利工程论文-应用数字图象技术研究卵石的几何形态.doc

水利工程论文-应用数字图象技术研究卵石的几何形态摘要:通过数字图像处理技术,可以得到卵石的特征直径、扁平指标、三轴形状参数和圆度系数等几何参数,为研究河床卵石的几何形态提供了新手段。应用该技术对嘉陵江卵石形态的研究表明,卵石扁平指标沿程减小,球度系数沿程增大。根据c/b和b/a对卵石进行了分类,卵石在上游以盘形和棱形为主,在下游则以球形为主。研究成果有利于深入了解卵石推移质的运动机理。关键词:图象处理形状系数基金项目1引言卵石的几何形状往往直接或间接地反映了其运动的历史。例如,粒径的大小与移动介质及流动速度有关,形状和圆度则涉及移动介质、移动距离及移动强度。根据卵石的几何特征,对卵石的来源以及如何受力冲刷、移动和沉积经过都可以得到一个概括的轮廓,对合理计算推移质输沙率具有重要的作用。卵石的实际形态非常复杂。根据三个相互垂直的最长轴、中间轴和最短轴(分别以a、b、c表示)的长度和平面投影特征,可以定义多个形状参数,见表1,从而能够比较完整地描述卵石的形态[1]。表1表示卵石形状的参数Definitionofshapefactors参数σ1=L/2σ2=c/σ3=a+b/2cσ4=意义最大投影面(ab面)的圆度(L=周长,S=面积)三轴形状系数扁平指标球度系数卵石形状参数的获取,过去一般采用现场手工直接量测三个特征轴的方法,或先对卵石拍照然后进行人工处理,不仅费时费力,而且量测精度低[2]。本文基于数字图象技术,开发了一种具有较高效率和精度的获取卵石形状参数的新方法,并应用所开发的系统对嘉陵江卵石的几何形态和沿程变化规律进行了研究。2应用数字图象技术量测卵石几何形状的基本原理数字图象技术用于对卵石形状的量测,是通过摄像机记录卵石的图象,然后将图象的光强信息经模数(A/D)转换器转变为数字信息[3]。数字图象信息的处理由配备有图象处理硬件和软件的计算机担任。系统的硬件组成如图1。该系统对摄像机、录像机、计算机的性能无特殊要求,计算机配备的图象卡可使用价格在千元左右的黑白卡。系统软件的平台为Windows98,编程语言为VC++6.0。程序能够根据视觉效果适当调节图象的亮度和对比度,窗口的大小也可以调整。图象二值化时阈值的选取由系统自动完成,使其更具实用性。通过对在同帧图像中钢尺的对照,可以得到屏幕图象和实际长度之间的标定比例,从而计算出卵石在投影面上的周长、面积、最长轴、

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