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1、 硕硕士学位论文士学位论文 基于数字图像处理技术的爆堆粒度分析 ROCK FRAGMENTATION ANALYSIS BASED ON DIGITAL IMAGE PROCESSING TECHNOLOGY 李李 凯凯 哈尔滨工业大学哈尔滨工业大学 2011 年年 6 月月 国内图书分类号：TU399 学校代码：10213 国际图书分类号：624 密级：公开 工工学学硕硕士学位论文士学位论文 基于数字图像处理技术的爆堆粒度分析 硕 士 研 究 生 ： 李凯 导 师 ： 雷卫东 副教授 申 请 学 位 ： 工学硕士 学科 ： 土木工程 所 在 单 位 ： 深圳研究生院 答 辩 日 期 ： 20
2、11年 6月 授予学位单位 ： 哈尔滨工业大学 Classified Index: TU399 U.D.C: 624 Dissertation for the Master Degree in Engineering ROCK FRAGMENTATION ANALYSIS BASED ON DIGITAL IMAGE PROCESSING TECHNOLOGY Candidate： Li Kai Supervisor： Associate Prof. Lei Weidong Academic Degree Applied for： Master of Engineering Specialit
3、y： Civil Engineering Affiliation： Shenzhen Graduate School Date of Defence： June, 2011 Degree-Conferring-Institution： Harbin Institute of Technology 哈尔滨工业大学工学硕士学位论文 - I - 摘 要 爆堆岩石块度的研究是一直都是矿山开采中的一个重要问题，合理的爆破参数能够降低开采成本，减小二次破碎工作量，可以很大程度地提高开采效率。通常的块度分析法有筛分法，大块度统计法等人工测定法，但是这些方法都存在一定的缺陷。 基于计算机图像处理技术的单图片摄
4、影测量法以及分形理论，通过分析获得的图像信息，提出了一种基于小波变换融合和创新的分水岭方法的图像分割技术，使得得到的分割图能够满足爆堆岩石块度的分布统计。 首先， 根据现场情况确定了拍照方案， 在采集到图像信息后， 利用 Photoshop 5 软件对图像信息进行几何校正，并取得了不错的纠偏效果。其次，对于不同的两类图像分别采取了不同的图像处理方法。对于灰度不均匀的图像首先采用亮度反转处理和图像增强技术处理，然后再用小波变换进行融合；对于含有很多噪声的图像，首先对图像进行降噪处理，接着通过直方图修正方法增强图像，然后再利用小波融合技术得到理想的图像，这两种方法最终都得到了理想的结果。对经过图像
5、处理的原始图像采用创新的分水岭方法进行图像分割，该创新方法是基于分别对图像的前景对象和背景对象进行区别标注的方法，最终获得正确的分割图。本文从两方面对爆堆岩石块度的分布进行了统计。一是从爆堆表面的实际面积大小和最大弦长方面来统计；二是根据综合运用单图片摄影测量法中的三种统计方法（面积法、线段法和体积法）来统计。 研究表明所采用的方法经济、快速地统计出了爆堆岩石块度的整体分布情况，并且具有对实际生产影响小，安全。 关键词：块度分布；数字图像处理；小波融合；分水岭方法 哈尔滨工业大学工学硕士学位论文 - II - Abstract Rock blasting fragmentation analy
6、sis is very important in a mining indutry. Reasonable blasting parameter can reduce the costs of mining and lessen the subsequent workload, so that the overall efficiency in a mining industry can be greatly improved. Usually, the commonly used methods of fragmentation analysis are sieving, statistic
7、s on the rate of big block etc. All these methods have more or less limitations. Based on digital image processing technology and the fractal theory, this paper proposes an image segmentation method based on wavelet resolution merge and watershed segmentation algorithm, to make sure that the segment
8、ed image is proper for rock blasting fragmentation analysis. Firstly, Photograph scheme is determined according to the site condition, and the digital images information is taken. Photoshop 5 is used to geometrically correct the original digital images. For the original digital images, there are oft
9、en two kinds of problems for rock blasting fragmentation analysis. One is unevenness of gray level in the image, and the other is the high level of noise in the image. For these two kinds of questionable images, different image processing methods are used to process the images to make sure that the
10、processed images are suitable for rock fragmentation analysis. For uneven of gray level, brightness reversal and image enhancement techniques are used first, then wavelet resolution merge technique is used. For the image contained high level of noise, the noise is reduced first, and the histogram mo
11、dification method is used to enhance the image. After that wavelet resolution merge technique is also used for the image with high level of noise. After the digital processing procedure, using either of the methods, the improved watershed segmentation algorithm is used to further process the digital
12、 images. The improved watershed segmentation method is proposed, based on correctly marking the objects on the foreground and background respectively, to properly segment the blocks in the digital images. Finally, the statistics are carried out on the digitally processed images by two statistical me
13、thods for blasting fragmentation analysis. In one method, the size of the rock block is calculated by the actual size and maximum string length from surface of the block in the digital image. In the other mothed, the 哈尔滨工业大学工学硕士学位论文 - III - size of the rock block is comprehensively appromated by thr
14、ee paramethers related with the size of a block, the area, length of a segment crossing the block and the volume. It has been found that the proposed digital processing techniques are suitable for the rock fragmentation analysis in a digital image. It can be used for quick statistic on distribution of rock blasting fragmentation. It less affects the product work. Keywords: rock fragmentation analysis, digital image processing technology, wavelet resolution merge, watershed segmentation algorithm 哈尔滨工业大学工学硕士学位论文 - IV - 目 录 摘 要 . I ABSTRACT .II 第 1 章 绪 论 . 1 1.1 课题背景及研究的目的和意义 . 1 1.1.1 引
