摘要：图像在人们生活的方方面面随处可见，是我们最为熟知的信息形式。研究发现，包括图像在内的视觉信息约占人们获得信息量的75%。图像包含大量且不可替代的重要信息，“一目了然”和“百闻不如一见”正是这一事实的反映。随着人们获取图像渠道的多样化和生产生活的需要，以及计算机技术的发展，运用计算机进行图像处理成为必要，数字图像处理技术应运而生。本文论述了数字图像测量技术在岩土工程试验中的应用，以供参考。
关键词：数字图像测量技术；岩土工程试验；应用
引言
数宇图像处理技术在日新月异的现代科技环境中一路快速发展，被广泛应用于各个领域，并受到各界科学人士的重视和关注。其中，这门应用型科学涉及各门学科，如：数学、生物学、信息学等，由此可见该技术的影响是越来越大。近年来，该技术在不断地发展中逐渐完善，并推动着这些学科一路向前，产生积极的效应作用。该技术的广泛应用，使得图像信息可以很好地展现一些事物的关联性。如：在测量温度时，如果采用点温度训一训一量，效果的显示也是较为单一；如果采用图像训一量，可以准确的测量到整个过程所以，该技术的应用广泛、影响深远，在社会生活中产生有着极高的价值。
1数字图像处理技术分类
1.1边缘检测技术
所谓边缘实际上就是在图像当中灰度变化避免明显的区域之间的边界。实际上对于图像来说，最基本的特征就是边缘，对图像进行边缘检测需要经过以下四步来完成：图像滤波、边缘增强、边缘检测、边缘定位。
由于图像主要是运用图像导数对图像的边界进行检测，噪声又会对图像导数造成极大的影响，因此常常都会运用滤波技术减少噪声对图像导数所造成的影响；通过对梯度幅值进行计算，将灰度变换比较明显的点展现出来，从而实现图像边缘增强。由于在图像当中剃度幅度比较大的点也不一定是图像的边缘点，因此需要借助一定的技术对图像的边缘点进行检测；而定位则是运用子像素分辨率来对图像的边缘进行定位。
1.2图像分割技术
想要对目标图像的选定部分进行处理，第一步就是需要将这部分目标图像在整个图像当中分离出来，也就是对图像进行分割处理。对图像进行分割处理主要有基于阈值的图像分割法、基于区域的图像分割法、基于边缘的图像分割法、直方图法等。
1.3图像压缩技术
图像压缩技术在当今时代是一个比较热门的话题。借助图像压缩技术对图像进行压缩，虽然会使空间内存占用量降低，与此同时还能够在传输的过程当中使运输工作效率更快，数据的安全性也会相应的得到提升。所以，借助有效地方式对图像进行压缩，能够大大提高计算机的工作效率。
1.4图像增强与复原
对图像进行增强实际上就是对图像的视觉效果进行改变，对图像当中观看者所感兴趣的部分进行增强，与此同时对图形进行相应的处理，使处理之后的图像有利于计算机工作。
2数字图像测量技术在岩土工程试验中的应用
2.1三轴试验测量
通过岩土工程室内试验，能够有效的测量土的应力、变形、波形、孔隙水压力、频率等参数，利用科学有效的技术手段进行理论分析，研究土的复杂特性。就目前而言，岩土工程室内试验土样变形分析方法有很多，如超声波、共振柱试验、单剪试验等，各种各样，很好的满足了试验需要。三轴试验是进行土力学研究的有效手段，具备易控制、土样应力相对明确、精确测得孔压等优点，所以在岩土工程室内试验中应用比较广泛，绝大多数的岩土工程本构模型参数都是通过三轴试验得来。
在三轴试验中，把一个圆柱形土样放到密闭的压力室中，通过施加各向均等的周围压力和轴向偏差应力来模拟实际土层的受力状况，以此为根据研究土的强度和应力应变本构关系。在进行试验前，先通过计算机数字图像测量系统进行三轴试验变形测量，得到三轴试验需要的有关数据。计算机数字图像测量系统，基本由计算机、传感器、图像采集卡、计算机图像处理软件等构成。进行三轴试验变形测量的方法有三种，分别是轴向变形测量、体积变形测量、径向变形测量，可根据岩土工程三轴试验变形测量实际情况从中选择其中的一种测量方法。为了使测量精度更高，标记更科学合理，选用基于亚像素角点检测的数字图像测量方法，标记方法为方块法，如图1所示。通过捕捉黑色橡皮膜上的白色方块状标志的角点的位移来测量土样变形，使用这样的标记方法可以得到更丰富的测量信息，轴向和径向的测量精度也相对较高，像素可以达到0.02个像素。
图1方块标记方法示意图
2.2角点识别与算法
基于亚像素角点检测的数字图像测量方法，是一种改进后的三轴试验变形测量方法，能有效的改善传统测量方法的缺陷。在这一种三轴变形试验测量方法应用中，角点识别与定位是一个非常关键问题。角点是图像的一个基本局部特征，与图像中的目标形状关系密切。所以，进行三轴试验土样测量分析时要非常重视角点识别与定位工作，从图像中提取与土样变形有关的角点，用以研究土样变形情况。为了适应亚像素级的精度要求，这里采用局部区域搜索的算法进行亚像素角点定位，并计算出这些角点在不同时刻相对于初始时刻的应变量，进一步提高了角点识别与定位精度。
2.3端部约束问题
三轴试验中采用的土样是三维柱体，进行平面变形场前必须要转换坐标，避免因物距不同而造成的成像误差。完成坐标转换后，进行等值线分析，进而得到关于土样的整体表面变形场。由于试验中刚性试样帽具有一定的侧限作用，而其对三轴试验变形有不同程度的影响。为保证变形测量与分析结果的准确性和有效性，应研究试验的端部约束问题。在端部约束的影响下，两端变形若收到明显限制，必须计算出相应的位移场和应变场,为研究土样变形性质提供依据。
2.4试样剪切带形成时间与发展规律分析
除了端部约束问题，试样剪切带也是一个比较重要问题。试样剪切带出现咋三轴试验土样中的位置具有一定的随机性，只用几个位移传感器难以捕捉到剪切带在土样中的准确位置，以及形成过程。为此，应在轴向和径向位置处多布置几个局部位移传感器，只要土样中存在剪切带，就可以利用数字图像测量技术捕捉到剪切带图像，通过具体的图像信号处理与分析了解剪切带形成时间和发展规律。如果土样中存在剪切带，随着时间的推移，土样不同段轴向应变会呈现一定变化，这是判断剪切带形成时间与出现位置、发育过程的有力平凭据，而这些凭据可以通过数字图像测量技术有效的捕捉到。土样中的剪切带破坏有时是单一剪切破坏，有时时是重交叉剪切破坏，无论哪一种破坏形式，数字图像测量技术都可以借助自身的全过程测量优势进行测量与判别，准确的捕捉到任何形式的剪切带，为分析岩土工程土样变形情况提供信息依据。
结语
数字图像处理技术在岩土工程测试领域已经有了很大的发展，成为了连接岩土工程与电子信息技术的一座重要桥梁，被广泛用于岩土体力学性质分析、岩土室内试验测量、现场勘察及地质信息分析等领域，并为岩土工程测试向自动、快速、高精、动态的方向发展提供了强大的推动力。
参考文献：
[1]祝志恒.数字图像处理技术在岩土工程测试领域的应用与发展[J].广东公路交通，2014，04：71~76.
[2]邵龙潭，郭晓霞，刘港，刘潇.数字图像测量技术在土工三轴试验中的应用[J].岩土力学，2015（S1）：669~684.
[3]赵艳娇.图像处理技术在力学工程中的应用研究[D].大连理工大学，2013.
[4]陈永辉，齐昌广，王新泉，陈龙.透明土及其在岩土工程模型试验中的应用研究进展[J].水利水电科技进展，2011，06：69~73.
论文作者:陈真,朱国丽
论文发表刊物:《基层建设》2018年第36期
论文发表时间:2019/2/13
标签：图像论文; 测量论文; 技术论文; 岩土工程论文; 边缘论文; 数字图像论文; 图像处理论文; 《基层建设》2018年第36期论文;