Page 63 - 2022年第53卷第10期

技术支撑。

图 ７ 边缘轮廓提取

３ 土石坝料级配转换与修正模型

３．１ 三维体积重构的级配转换 从采集到的图像中可以看出
土石坝料颗粒二维形态整体呈现出类椭圆状，在以往的土石
坝料、沥青集料以及采矿工程中颗粒块体的研究中，也常用
椭圆形态拟合颗粒的真实形态。由于数字图像所反映的只是
土石坝料摊铺后表面所出露的情况，而坝料的级配曲线是依
据各粒径范围内的土石坝料颗粒含量的质量占比计算得到的，
涉及到颗粒的三维形态特征，因此本文采用椭球体积来重构
土石坝料的三维形态特征。
Ｋｅｍｅｎｙ等 ［３４ － ３６］ 在矿 石粒 径检 测研究中发现，通 过 筛网
图 ８ 最终图像分割结果
的颗粒等效粒径可以表示为：

ａ
ｄ ＝ １．１６ｂ １．３５ （１２）
槡 ｂ
２
１ Ｃ Ｃ ４ Ａ
ａ ＝ · ＋ － （１３）
２ π 槡 ２ π
π
１ Ｃ Ｃ ４ Ａ
２
ｂ ＝ · － － （１４）
２ π 槡 ２ π
π
式中：ａ和 ｂ分别为颗粒轮廓最佳拟合外接椭圆的长轴和短轴；Ｃ和 Ａ分别为最佳拟合外接椭圆的周
长和面积。
张国英等 ［１１］ 在此基础上建立了矿石颗粒的三维等效椭球体积公式，即：

４ ｄ Ａ ３
Ｖ ＝ ·π ·ａ·ｂ· ＝ ０ ．９· （１５）
３ ２ 槡
π
假设本研究获取到的坝料颗粒的密度均相同，则各粒径范围内土石坝料颗粒的级配质量百分比
ＧＱＰ为：

ｎ ｎ Ａ ３ ｎ
ρ ∑ Ｖ ｊ ρ ·０．９· ∑ ｊ ∑ 槡 ３
Ａ
ｊ
π
ＧＱＰ ＝ ｊ ＝１ ＝ ｊ ＝１ 槡 ＝ ｊ ＝１ （１６）
Ｎ ３ Ｎ
Ｎ Ａ ３
Ａ
∑
ρ Ｖ ｉ ρ ·０．９· ∑ ｉ ∑ 槡 ｉ
ｉ ＝１ 槡 ｉ ＝１
π
ｉ ＝１
式中：ρ 为坝料颗粒的密度；Ｖ为坝料颗粒的体积；Ａ为最佳拟合外接椭圆面积。
３．２ 基于 ＢＰ神经网络的级配修正模型 本文所采用的基于二维图像形态提取转换的级配检测方法
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