一種自動跟蹤土微觀變形的實(shí)驗方法

1、一種自動跟蹤土微觀變形的一種自動跟蹤土微觀變形的實(shí)驗方法實(shí)驗方法 王 偉東南大學(xué)力學(xué)研究所 為了研究土微觀結(jié)構(gòu)的變形,利用計算機(jī)自動跟蹤技術(shù)對土的微觀變形進(jìn)行動態(tài)測量.將半圓柱形土樣放于一面是透明玻璃的半圓柱形加壓艙內(nèi),通過玻璃窗口,自動控制臺上的長距離,遠(yuǎn)心顯微鏡頭不僅可以拍攝到土顆粒變形的全過程,同時利用變模板方法通過實(shí)時分析序列圖像就可以跟蹤到移動的土顆粒. 并能十分方便地得到土微觀結(jié)構(gòu)的變形參數(shù);.引言實(shí)驗原理土微觀結(jié)構(gòu)的變形參數(shù) 實(shí)驗和數(shù)據(jù)處理 結(jié)論和討論 數(shù)字圖像處理技術(shù)為土木工程材料的研究提供了一種新的方法.近幾年被部分學(xué)者應(yīng)用在土微觀結(jié)構(gòu)的研究上. 土微觀結(jié)構(gòu)狀態(tài)的變化在很大程

2、度上制約著土體宏觀工程性狀.本文改進(jìn)了一種新的巖土體微細(xì)結(jié)構(gòu)試驗系統(tǒng).t提高了該系統(tǒng)的自動化. 利用光測方法和計算機(jī)跟蹤技術(shù)相結(jié)合,通過驅(qū)動步進(jìn)電機(jī)可以自動跟蹤移動的土顆粒并將各時段的序列圖像記錄下來. 計算機(jī)跟蹤系統(tǒng)計算機(jī)跟蹤系統(tǒng) 跟蹤原理跟蹤原理| ),(),(|nmgyxfcm=x+dx, n=y+dy. 相關(guān)公式相關(guān)公式采集初始圖像確定特征區(qū)域作為初始模板在下一幀中進(jìn)行相關(guān)搜索相關(guān)系數(shù)最小區(qū)域為目標(biāo),并作為下一幀的匹配模板驅(qū)動步進(jìn)電機(jī)跟蹤流程圖流程圖土微觀結(jié)構(gòu)的變形參數(shù)土微觀結(jié)構(gòu)的變形參數(shù)孔隙分布孔隙分布 %100rwwssnws圖像中的孔隙面積圖像中的孔隙面積 rs圖像的總面積圖像的

3、總面積 二值圖像二值圖像 定向性定向性 %100jvjhjvjhBBBBRcossincoshBcossinsinvB :土顆粒長軸與水平面所成的角度土顆粒長軸與水平面所成的角度 分形維數(shù)分形維數(shù) )log()log(2ssAPDP Ps:s:圖像區(qū)域中所有土顆粒的周長圖像區(qū)域中所有土顆粒的周長 As: 所有土顆粒的面積所有土顆粒的面積. 實(shí)驗和數(shù)據(jù)處理實(shí)驗和數(shù)據(jù)處理 試件制備試件制備 80mm39.1mm初始土顆粒圖像初始土顆粒圖像跟蹤結(jié)果跟蹤結(jié)果 =0.015 =0.0325 變形參數(shù)討論變形參數(shù)討論 膨脹土的孔隙分布膨脹土的孔隙分布膨脹土的定向性膨脹土的定向性膨脹土的分形維數(shù)膨脹土的分形維數(shù)結(jié)論和討論結(jié)論和討論 1. 1. 基于圖像相關(guān)技術(shù)基于圖像相關(guān)技術(shù),土微觀結(jié)構(gòu)在不同應(yīng)變狀土微觀結(jié)構(gòu)在不同應(yīng)變狀態(tài)下的序列圖像可以由本文提出的計算機(jī)跟蹤技態(tài)下的序列圖像可以由本文提出的計算機(jī)跟蹤技術(shù)成功跟蹤和采集術(shù)成功跟蹤和采集.并且可以得到相應(yīng)的表征土微并且可以得到相應(yīng)的表征土微觀結(jié)構(gòu)的變形參數(shù)觀結(jié)構(gòu)的變形參數(shù) 2. 如果進(jìn)一步提高跟蹤算法和圖像處理技術(shù)如果進(jìn)一步提高跟蹤算法和