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1、一种自动跟踪土微观变形的一种自动跟踪土微观变形的实验方法实验方法 王 伟东南大学力学研究所 为了研究土微观结构的变形,利用计算机自动跟踪技术对土的微观变形进行动态测量.将半圆柱形土样放于一面是透明玻璃的半圆柱形加压舱内,通过玻璃窗口,自动控制台上的长距离,远心显微镜头不仅可以拍摄到土颗粒变形的全过程,同时利用变模板方法通过实时分析序列图像就可以跟踪到移动的土颗粒. 并能十分方便地得到土微观结构的变形参数;.引言实验原理土微观结构的变形参数 实验和数据处理 结论和讨论 数字图像处理技术为土木工程材料的研究提供了一种新的方法.近几年被部分学者应用在土微观结构的研究上. 土微观结构状态的变化在很大程

2、度上制约着土体宏观工程性状.本文改进了一种新的岩土体微细结构试验系统.t提高了该系统的自动化. 利用光测方法和计算机跟踪技术相结合,通过驱动步进电机可以自动跟踪移动的土颗粒并将各时段的序列图像记录下来. 计算机跟踪系统计算机跟踪系统 跟踪原理跟踪原理| ),(),(|nmgyxfcm=x+dx, n=y+dy. 相关公式相关公式采集初始图像确定特征区域作为初始模板在下一帧中进行相关搜索相关系数最小区域为目标,并作为下一帧的匹配模板驱动步进电机跟踪流程图流程图土微观结构的变形参数土微观结构的变形参数孔隙分布孔隙分布 %100rwwssnws图像中的孔隙面积图像中的孔隙面积 rs图像的总面积图像的

3、总面积 二值图像二值图像 定向性定向性 %100jvjhjvjhBBBBRcossincoshBcossinsinvB :土颗粒长轴与水平面所成的角度土颗粒长轴与水平面所成的角度 分形维数分形维数 )log()log(2ssAPDP Ps:s:图像区域中所有土颗粒的周长图像区域中所有土颗粒的周长 As: 所有土颗粒的面积所有土颗粒的面积. 实验和数据处理实验和数据处理 试件制备试件制备 80mm39.1mm初始土颗粒图像初始土颗粒图像跟踪结果跟踪结果 =0.015 =0.0325 变形参数讨论变形参数讨论 膨胀土的孔隙分布膨胀土的孔隙分布膨胀土的定向性膨胀土的定向性膨胀土的分形维数膨胀土的分形维数结论和讨论结论和讨论 1. 1. 基于图像相关技术基于图像相关技术,土微观结构在不同应变状土微观结构在不同应变状态下的序列图像可以由本文提出的计算机跟踪技态下的序列图像可以由本文提出的计算机跟踪技术成功跟踪和采集术成功跟踪和采集.并且可以得到相应的表征土微并且可以得到相应的表征土微观结构的变形参数观结构的变形参数 2. 如果进一步提高跟踪算法和图像处理技术如果进一步提高跟踪算法和

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