基于数字图像处理的颗粒流厚度动态提取方法研究

颗粒流厚度及其演化趋势是碎屑流物理模型试验中重点关注的要素。目前试验中颗粒流厚度的监测主要有传感器监测、机械原件测量、人工测读等方法。随着计算机跨学科的应用及计算机数字图像处理技术的成熟,越来越多的数字图像处理技术被应用于工程地质领域。以颗粒流斜槽试验为依托,基于自适应中值滤波、图像二值化、图像腐蚀及种子填充等数字图像处理方法,对高速相机所采集的颗粒流图像序列进行处理分析并编制了相关程序,实现了连续提取颗粒流运动过程中的厚度值。分析结果表明:基于数字图像处理方法提取的颗粒流厚度在颗粒流主体区段与实测厚度值相吻合,在颗粒流尾部由于颗粒离散会存在一定的偏差,主要是由于部分三维空间中的颗粒在二维图像中呈现出重叠的形式,造成颗粒连续的假象。总体而言,通过该方法获取的颗粒流厚度值在一定条件下具有较高的精度,相比于其他方法具有效率高、获取参数多、采样频率高、扰动低等优势,可作为颗粒流试验中流态参数动态获取的常规方法之一。