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数字图象分析程序在土的微观结构研究中的应用以及数据分析

作　者: 徐清浩
导　师: 白晓红
学　校: 太原理工大学
专　业: 岩土工程
关键词: 黄土微观结构图像分析软件孔隙数据处理程序
分类号: TP391.41
类　型: 硕士论文
年　份: 2008年
下　载: 70次
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内容摘要

土是天然的地质历史的产物,它是碎散的、不连续的介质。材料性质十分复杂,具有极大的时空变异性。在岩土工程中,地基或者岩土环境几乎不可能完全探知,边界条件和操作过程也有很大的影响;因而岩土工程问题具有很强的不确定性。这种不确定性一方面包括互补率的破缺,即非此非彼的情况,是属于模糊判断的课题;另一方面是因果率的破缺,亦即因果关系的不确定性,一因多果,是属于概率、数理统计和混沌学的范畴。所以对于这样一个复杂的对象和众多的影响因素,准确的定量的预测和预算是相当困难的。依靠纯理论和技术技巧预测往往不成功,而经验的判断是不可缺少的。随着科学技术的不断进步,微电子及计算机技术的发展,新兴技术陆续被引入到黄土微观结构的研究领域,尤其是电子计算机及扫描电子显微镜的应用,使土的微观结构研究取得了突飞猛进的发展。目前电子显微扫描技术和计算机图像处理,使得黄土微结构的定量研究成为可能。本文首先论述了黄土微观结构对黄土工程性质的重要影响,包括其研究历程,研究现状以及对黄土工程性质的影响;论述了利用数字图像处理技术处理黄土微观结构图像的技术及基础工作,以及数字图像处理的基本流程,并且给出了一些当前国内外的图像处理和分析软件。接下来介绍了图像处理专业术语包括像素,数字化,位图等概念及其基本原理。本文利用Image-Pro Plus 6.0分析软件针对黄土微观结构图像进行了处理、分析。选取陕西华阴地区湿陷性黄土的微观图像为分析对象,对孔隙面积、孔隙的长短径以及平均直径进行测量,并将孔隙按照孔隙大小分成4个范围进行计算。通过对比,指出选用自动选取阈值的选取方法与手动选取阈值相比较,得出的孔隙偏少,孔隙率偏低,因此应以手动选取阈值为主;按照等效直径计算得出的数据和按照等效面积计算得出的数据相比较,相对误差<5%,属于误差允许范围。同时还对微观土颗粒进行了分析,得出了关于颗粒的一般参数,对颗粒集合体内部的孔隙占所有孔隙的百分比进行了计算。之后借助VB程序语言开发了一款适合于土微观结构图像孔隙数据分析的程序,对软件分析出的数据进行再处理,直接得到关心的参数——包括4个放大倍数下的孔隙率、孔隙比、各类孔隙所占的百分比,为进行黄土的微观结构分析提供了方便实用的工具,为今后的图像分析简化了工作,提高了效率。

全文目录

摘要  2-4
ABSTRACT  4-8
第一章概述  8-20
  1.1 黄土的微观结构分析技术研究  8-14
    1.1.1 土体结构性概念  9-10
    1.1.2 土体结构性研究历程以及黄土微观结构研究现状  10-13
    1.1.3 黄土微观结构对其工程性质的影响  13-14
  1.2 利用数字图像处理技术处理黄土微观结构特性的研究的概述  14-19
  1.3 本文研究的目的、意义及内容  19-20
第二章黄土微观图像处理基本原理  20-32
  2.1 数字图像处理的内容  20-22
    2.1.1 图像到图像  20-21
    2.1.2 图像到数据  21
    2.1.3 数据到图像  21-22
  2.2 图象数字化处理  22-25
    2.2.1 颜色模型  24
    2.2.2 灰度化  24-25
  2.3 图像增强原理  25-30
    2.3.1 对比度调整  25-26
    2.3.2 直方图阈值提取及图象二值化  26-30
  2.4 黄土微观结构图像中各项参数的确定  30-32
第三章 Image-pro plus6.0 图象分析软件在黄土微观结构分析中的应用  32-57
  3.1 Image-Pro Plus 6.0 图像分析程序简介  32
  3.2 利用 IPP6.0 分析黄土微观结构图象  32-48
  3.3 对黄土微观结构图像中颗粒集团内孔隙的分析  48-56
  3.4 小结  56-57
第四章利用数据分析程序处理数据  57-61
  4.1 程序介绍  57-58
  4.2 数据分析步骤  58-60
  4.3 小结  60-61
第五章结论与建议  61-63
  5.1 结论  61
  5.2 进一步研究的思路和建议  61-63
主要参考文献  63-66
附录  66-93
致谢  93-94
硕士期间发表论文  94

数字图象分析程序在土的微观结构研究中的应用以及数据分析

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