粘性土图像区域特征分析及应用

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1、上海大学硕士学位论文粘性土图像区域特征分析及应用姓名：翟文信申请学位级别：硕士专业：岩土工程指导教师：徐金明;张鹏飞20090101上海大学硕上学位论文摘要粘性土的工程性质指标(如含水量、重度、液限、塑限等)，通常要在室内土工试验结束以后，根据试验成果及地区经验进行统计分析和综合确定。通常，室内土工试验都需要一定的时间和费用。若能在现场勘察时尽快估计这些指标大小，对工程建设将具有十分重要的意义。本文使用数字图像处理技术分析勘察现场获取的粘性土图像，得到了图像区域特征参数，建立了图像特征参数与粘性土工程性质指标的回归关系，实现了粘性

2、土工程性质指标的快速估计。原始图像由勘察现场获得。现场用预先定制的、中间镂空的5cmX5cm正方形标尺作为参照物，在自然光照条件下距土样5cm左右位置拍摄原状土样的横截面照片，从照片中截取标尺内区域并转化为灰度图像及二值图像。使用数字图像处理方法得到了反映粘性土图像区域特征的许多数字参数。由灰度共生矩阵得到了反映灰度图像区域特征的4个统计参数(对比度、相关度、角二阶矩、逆差矩)；在二尺度小波分解水平下得到了粘性土图像区域特征的9个能量参数(低频分量能量占总能量的百分比、各分解尺度下高频细节分量能量占总能量的百分比、各分解尺度下高频

3、细节分量能量占该分解尺度下高频细节总能量的百分比)；使用二尺度小波分解水平下低频分量的灰度共生矩阵得到了低频分量的4个统计参数；对粘性土二值图像进行傅里叶功率谱分析获得了9个图像区域特征参数；用盒维数法提取了粘性土二值图像的分形维数。利用多元线性回归方法，建立了图像区域特征参数与常规土工试验参数(重度、液限、塑限、比重和饱和度等)之间的回归关系，并对这一关系进行了分析。在此基础上，对粘性土样工程性质指标进行了预测。本文还利用主因子分析方法，得到了粘性土图像区域特征的6个综合参数。结果表明，本文方法为现场快速确定粘性土工程性质指标提

4、供了一条新的途径。关键词：粘性土；图像分析；区域特征；多元线性回归分析；主因子分析V上海大学硕士学位论文ABSTRACTTheengineeringpropertiesofcohesivesoils，includingwatercontent，weight，liquidlimit，plasticlimitsere．，areusuallydeterminedbylaboratorytestsandlocalexperiences．Thesetestsrequirealotoftimeandcosts．Itisofgreatimpor

5、tancethattheseparametersarequicklyestimatedinasurveyingfield．Inthispaper,weobtainedtheregionalcharacteristicparametersofcohesivesoilimagesusingdigitalimageprocessingtechniques．AregressiontechniqueWasappliedtoestimatetherelationsbetweenthesedigitalparametersandthetradi

6、tionalengineeringparameters．Asanexample，engineeringparametersoffourcohesivesoilsamplesarepredicted．Themethoddevelopedinthispapermayprovideanewtechniqueforquicklyexaminingtheengineeringpropertiesofcohesivesoils．Witha5cmby5cmhollowedsquareruler，thecross—sectionimagesoft

7、hecohesivesoilsamplesweretakeninnaturallightatadistanceof5cnlintheinvestigation．Thephotographswerecapturedbyacommercialcameraandthoseintheinnerpartoftherulerweretransformedintograyscaleandbinaryimages．Consideringthespatialrelationsofgrayscalelevelsinallimage，fourparam

8、eters(contrast，correlation，angularitysecondordermoment，andinversedifferencemoment)wereobtainedbasedonthegrayCO-occurrencemat