技術領域

本發明涉及一種礦巖塊度測量方法，具體涉及一種基于改進的FERRET的礦巖塊度測量方法。

背景技術

傳統的人工巖石塊度測量方法多為篩分法或手工測量法，其測量和分析方法不僅工作量大，效率低下，取樣有限，而且統計結果也不夠準確。隨著計算機技術的快速發展，逐漸采用攝影法獲取礦巖塊度二維圖像對巖體圖像進行分析處理，從而獲取巖石塊度的尺寸和形狀分布情況。雖然美國、加拿大、英國、德國、法國、意大利、瑞典、挪威、澳大利亞、南非等先后都研發了該類測量和分析方法，但沒有標準和統一的方法，測量結果不夠穩定。

目前圖像技術的測量方法很多，如常用的圖像分析算法包括：按掃描線測量巖石塊度的長寬尺寸的方法（包括玄測量法）、當量圓直徑算法（包括等效面積和等效周長及等效半徑方法）和當量橢圓長算法（包括當量矩形，最大直徑法，短軸算法等）等。其中，按掃描線測量巖石塊度的長寬尺寸的方法與礦巖塊度的轉動有關，即：同樣的巖塊，以不同的轉角放置在圖像中將被測量到不同的尺寸；當量圓直徑算法雖然與轉動無關，但不能給出任何形狀參數，即一支長3-4倍于同樣面積橡皮的鉛筆，它們被測量的尺寸是一樣的；當量橢圓長算法雖然優于前二者，但機械破碎加工的礦巖塊度往往不具有圓形或橢圓形的形狀（曲線邊緣），所以也不宜用當量橢圓來表達。上述方法或與目標的物體轉動有關或測量的參數太單一。

此外，L.R.Ferret首創了簡單FERRET算法，該算法根據測量與目標物體相切的兩條平行線之間的距離，來確定不規則目標物體的長、寬等幾何特征。但該方法因為缺少對測量方向的確定，使得測量的長度和寬度隨該矩形的方向不同而不同，測量值不穩定。

發明內容

針對現有巖石塊度的圖像測量技術的缺陷或不足，本發明的目的在于提供一種基于改進的FERRET的礦巖塊度測量方法。

為實現上述技術任務，本發明采取如下的技術解決方案：

一種基于改進的FERRET的礦巖塊度測量方法，具體按下述步驟進行：

步驟一，對二值區域對象進行礦巖塊度的邊緣去噪，即進行數學形態學的開運算，得到平滑圖像；

步驟二，掃描平滑圖像，對圖像中的所有的礦巖塊度物體進行標號，得到標號圖像；

步驟三，掃描標號圖像，計算每一標號物體的0階轉動慣量、1階轉動慣量和2階轉動慣量；

步驟四，依據步驟三中計算的0階轉動慣量、1階轉動慣量和2階轉動慣量確定每一標號物體的面積、質心、主軸方向及次軸方向：

（1）0階轉動慣量為標號物體的面積；

（2）根據1階轉動慣量確定標號物體的質心；

（3）根據2階轉動慣量確定標號物體的主軸方向；

（4）標號物體的次軸方向為通過質心并與主軸方向垂直的方向；

步驟五，以確定的主軸方向和次軸方向為基準，采用平行直線逼近法作每一標號物體的FERRET矩形：在主軸方向上，兩條平行于主軸方向的直線L₁和直線L₂分別沿垂直于主軸方向的方向相向平移，當平移的直線與標號物體的輪廓線相交一點時，停止平移；同理，兩條與標號物體的次軸方向平行的直線L₃和直線L₄分別沿垂直于次軸方向的方向相向平移，當平移的直線與標號物體的輪廓線相交一點時，停止平移，最終四條直線相交構成一初始矩形，該初始矩形與標號物體共有N個相交點，N≥4：

當N=4時，該初始矩形為FERRET矩形；

當N>4時，即標號物體的輪廓線上存在有(N-4)條單像素延伸直線，分別計算每條單像素延伸直線與初始矩形相交點的邊界條件τ，m為單像素延伸直線與初始矩形相交點的長度像素數，M為初始矩形長度像素數；

分別比較每條單像素延伸直線與初始矩形相交點的邊界條件與閾值T的大小，當所有單像素延伸直線與初始矩形相交點的邊界條件均大于閾值T時，該初始矩形為FERRET矩形，否則，將初始矩形中的直線L₁和直線L₂分別沿垂直于主軸方向的方向相對平移，并將直線L₃和直線L₄分別沿垂直于次軸方向的方向相對平移，直至所有單像素延伸直線與初始矩形相交點的邊界條件均大于閾值T時得到FERRET矩形，其中：5%≤T≤6%；