一种堆叠骨料的粒度粒形在线检测方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及检测技术，尤其涉及一种堆叠骨料的粒度粒形在线检测方法。
【背景技术】
[0002] 骨料作为沥青混合料与水泥混凝土的主要用料，占混凝土体积和质量的3/4以上， 其特性对混凝土流变性能、硬化混凝土的力学性能和耐久性都有重要影响。良好的骨料粒 级级配使得混凝土堆积孔隙率减小，使得混凝土和易性较好，拥有好的稳定性和耐久性，且 减少了水泥浆的用量降低了混凝土的成本。粒形特性对骨料特性也有很大影响，一般认为 粗骨料的颗粒形状以圆球或立方体最优，随针片状粗骨料含量的增加，泥凝土的和易性变 差，不利于栗送与施工。混凝土的扰压强度也随着针片状含量的增加而降低。对于细骨料， 颗粒的形状对紧密堆积存在重要影响，实际应用中更加期望获得圆型的颗粒，它不仅有利 于紧密堆积，更有利于混凝土工作性能的发挥。因此，骨料的粒度分布、粒形分布是评价骨 料质量的重要指标。
[0003] 目前，国内采用的骨料粒度粒形检测方式无论是机械或者是自动检测方法，均采 取先采样后测试的方法，即对样品进行测试分析，然后将分析数据应用于实际生产状态的 骨料上。且对取样的骨料一般要做预处理，比如做筛分法或者利用样品自由下落再拍摄取 样图像(如中国专利ZL201410783770.8)等。而做过预处理的样品与实际施工的混凝土骨料 状态是有很大差别的，因此目前的检测方式并不能真实的反映出实际作业状态下骨料的粒 度粒形检测数据。且样品的检测结果往往与混凝土骨料实际生产状态存在时间滞后现象， 无法实现在线检测，也就不能实现整个生产过程的闭环控制。
【发明内容】
[0004] 为解决现有骨料的粒度粒形检测存在的上述问题，本发明提供一种堆叠骨料的粒 度粒形在线检测方法，可以实现直接对实际生产状态的骨料进行粒度粒形的检测，其技术 方案如下：
[0005] -种堆叠骨料的粒度粒形在线检测方法，包括：
[0006] 在实际生产状态下对堆叠骨料直接进行图像采集；
[0007 ]对采集到的堆叠骨料图像进行处理；
[0008] 对处理后的堆叠骨料图像进行几何特征分析，计算出堆叠骨料图像中每个骨料颗 粒的几何特征；
[0009] 根据堆叠骨料图像中每个骨料颗粒的几何特征，分析得到堆叠骨料的粒度统计信 息和粒形分布信息。
[0010] 进一步地，所述对采集到的堆叠骨料图像进行处理包括：
[0011]预定义一卷积矩阵，并采用所述卷积矩阵对采集到的堆叠骨料图像进行卷积滤波 处理；
[0012]对卷积滤波后的堆叠骨料图像采用基于聚类全局阈值改进的Niblack局部阈值方 法进行二值化处理；
[0013] 对二值化处理后的堆叠骨料图像进行迭代的形态学腐蚀操作以分离图像中相接 触的颗粒；
[0014] 对形态学腐蚀操作后的堆叠骨料图像进行填充颗粒中间的空洞处理以消除因骨 料颗粒表面纹理经过二值化处理后形成的噪声。
[0015] 进一步地，对实际生产状态下的堆叠骨料直接进行图像采集时，设定一图像采集 区域，所述图像采集区域辐射到实际生产中堆叠骨料传送带上某个区域的堆叠骨料表层。
[0016] 进一步地，所述预定义一卷积矩阵，并采用所述卷积矩阵对采集到的堆叠骨料图 像进行卷积滤波处理包括：
[0017]预定义卷积矩阵二维数会
[0018]依次从左往右从上到下查找采集到的堆叠骨料图像中每个3*3像素区域，与预定 义的卷积矩阵进行运算；
[0019]设卷积矩阵3*3个元素中每个元素值分别为Kw，当卷积矩阵中心（cm，cn)位于图 像矩阵的(X，y)位置时，则经过卷积滤波后，该像素的灰度值将变为 其中g为像素灰度值。
[0020]进一步地，所述对卷积滤波后的堆叠骨料图像采用基于聚类全局阈值改进的 Niblack局部阈值方法进行二值化处理时，取表层骨料为研究对象，把下层不完整的骨料视 作背景，具体包括：
[0021 ]利用聚类全局阈值法求出卷积滤波后的堆叠骨料图像的全局阈值T1;
[0022] 将整张图像分为九个子图，针对每一个子图，用Niblack算法求出一个局部阈值 T2；
[0023]将聚类法求得的阈值T1与Niblack法求得的T2求加权和，得到每一个子图的阈值： Τ3 = αΤ1+(1_α)Τ2,其中α表示加权系数。
[0024] 进一步地，在对处理后的堆叠骨料图像进行几何特征分析之前还包括对处理后的 堆叠骨料图像进行图像标定处理。
[0025] 进一步地，所述图像标定处理时采用小球标定法，具体包括：
[0026] 在相同的图像采集环境下，对若干个直径已知的标准小球进行采集图像；
[0027] 小球图像经过图像处理处理后，计算获取图像中每个小球的像素面积值；
[0028] 将每个小球的真实面积值与图像中的像素面积值进行比较，比值的平均值作为系 统的标定系数。
[0029] 进一步地，分析得到堆叠骨料的粒度统计信息和粒形分布信息后，与预先设定的 骨料国标配比标准进行比较，并输出以配比标准为依据的级配结果。
[0030] 进一步地，分析得到堆叠骨料的粒度统计信息和粒形分布信息与预先设定的骨料 国标配比标准进行比较时，当超过骨料国标配比标准时，发出相应的报警信息。
[0031] 相对于传统的取样检测方法，本发明提供的堆叠骨料的粒度粒形在线检测方法， 无需选样检测，可直接对生产现场传送带上堆叠的骨料进行图像采集。不但可以实现对实 际生产状态下的骨料的粒度和粒形同时在线检测，还可以有效准确及时的在线提供实际生 产中骨料的粒度粒形信息，以便对不合格骨料进行控制和调整，精度和实时性更高，效果更 好。
【附图说明】
[0032] 为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现 有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明 的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根 据这些附图获得其他的附图。
[0033] 图1为本发明提供的堆叠骨料的粒度粒形在线检测方法实施例的流程示意图；
[0034] 图2为图1中图像处理方法实施例的流程示意图；
[0035]图3为图2中改进的Niblack局部阈值方法实施例的流程示意图；
[0036] 图4为本发明提供的堆叠骨料的粒度粒形在线检测方法又一实施例的流程示意 图；
[0037] 图5为本发明提供的小球标定法方法实施例的流程示意图；
[0038] 图6为实验对象的堆叠骨料原始图像；
[0039] 图7为采用本发明提供的堆叠骨料的粒度粒形在线检测方法处理后的图像。
【具体实施方式】
[0040] 为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例 中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是 本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员 在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
[0041] 图1为本发明提供的堆叠骨料的粒度粒形在线检测方法实施例的流程示意图，如 图1所示，该堆叠骨料的粒度粒形在线检测方法包括：
[0042] 步骤10、在实际生产状态下对堆叠骨料直接进行图像采集；
[0043] 此步骤中，具体地，对实际生产状态下的堆叠骨料直接进行图像采集时，设定一图 像采集区域，所述图像采集区域辐射到实际生产中堆叠骨料传送带上某个区域的堆叠骨料 表层。
[0044]在此说明的是，堆叠骨料区别于现有检测技术中使用的采样骨料，采样骨料为了 机械筛分或者其他的检测手段，一般需要对原始骨料进行分散处理。而堆叠骨料直接选自 真实生产状态下的原始骨料，比采用采样骨料更能真实反应出骨料的粒度粒形信息。
[0045]步骤20、对采集到的堆叠骨料图像进行处理；
[0046]采集到的是堆叠骨料图像，由于没有背景，图像中布满骨料，骨料表面的纹理和粗 糙情况会对图像处理产生很大影响。因此在图像处理时，可以以表层骨料为图像的基本信 息，而将下层不完整的骨料视作图像的背景。
[0047]步骤30、对处理后的堆叠骨料图像进行几何特征分析，计算出堆叠骨料图像中每 个骨料颗粒的几何特征；
[0048]几何特征可以包括投影周长、投影面积、各方向径等特征信息，可以根据具体的需 要增加相应的几何特征信息。
[0049]步骤40、根据堆叠骨料图像中每个骨料颗粒的几何特征，分析得到堆叠骨料的粒 度统计信息和粒形分布信息。
[0050] 上述步骤中，粒度定义方法可以有三种：
[0051] a、等效投影圆面积径，即当一个颗粒的投影面积同另外一个圆的投影面积相等 时，把该圆的直径称为该颗粒