Determining the grain size distribution of granular soils using image analysis

Povzetek

Image-processing technology includes storing the images of objects in a computer and processing them with the computer for a specified purpose. Image analysis is the numerical expression of the images of objects by means of mimicking the functioning of the human visual system and the generation of numerical data for calculations that will be made later. Digital image analysis provides the capability for rapid measurement, which can be made in near-real time, for numerous engineering parameters of materials. Recently, image analysis has been used in geotechnical engineering practices. Grain size distribution and grain shape are the most fundamental properties used to interpret the origin and behaviour of soils. Mechanical sieving has some limitations, e.g., it does not measure the axial dimension of a particle, particle shape is not taken into consideration, and especially for elongated and flat particles a sieve analysis will not yield a reliable measure. In this study the grain size distribution of sands has been determined following image-analysis techniques, using simple apparatus, non-professional cameras and open-code software. The sample is put on a transparent plate that is illuminated with a white backlight. The digital images were acquired with a CCD DSLR camera. The segmentation of the particles is achieved by image thresholding, binary coding and particle labeling. The geometrical measurements of each particle are obtained using an automated pixel-counting technique. Local contacts or limited overlaps were overcome using a watershed split. The same sample was tested by traditional sieve analysis. An image-analysis-based grain size distribution has been compared with a sieve-analysis distribution. The results show that the grain size distribution of the image-based analysis and the sieve analysis are in good agreement.

Ključne besede

image analysis;image processing;grain size;sand;

Podatki

Jezik:	Angleški jezik
Leto izida:	2017
Tipologija:	1.01 - Izvirni znanstveni članek
Organizacija:	UM FGPA - Fakulteta za gradbeništvo, prometno inženirstvo in arhitekturo
UDK:	624.13
COBISS:	302975232
ISSN:	1854-0171
Matična publikacija:	Acta geotechnica Slovenica
Št. ogledov:	1035
Št. prenosov:	112
Ocena:	0 (0 glasov)
Metapodatki:

Ostali podatki

Sekundarni jezik:	Slovenski jezik
Sekundarni naslov:	Določanje krivulje zrnavosti nevezljivih zemljin z uporabo slikovne analize
Sekundarni povzetek:	Tehnologija obdelave slik vključuje shranjevanje slik predmetov na računalnik in njihovo obdelavo z računalnikom za določen namen. Slikovna analiza je številčni izraz slikovne podobe predmetov s posnemanjem delovanja človeškega očesa in ustvarjanje številčnih podatkov za izračune, ki bodo izvedeni kasneje. Digitalna slikovna analiza zagotavlja možnost za hitro merjenje, za številne parametre inženirskih materialov lahko takšno merjenje zagotovimo v skoraj realnem času. Slikovna analiza se v geotehnični inženirski praksi uporablja šele kratek čas. Krivulja zrnavosti in oblika zrn sta temeljni lastnosti, ki se uporabljata za razlago izvora in obnašanja zemljin. Mehansko sejanje ima nekatere omejitve, npr.: ne meri se osna dimenzija delca, ni upoštevana oblika delcev, in zlasti za podolgovate in ploščate delce s sejalno analizo ne dobimo zanesljivih razmerij zrnavosti. V tej študiji je bila porazdelitev velikosti zrn peska določena z uporabo tehnike slikovne analize, uporabljeni so bili preprost aparat, neprofesionalne kamere in odprto-kodna programska oprema. Analiza se izvede tako, da se vzorec postavi na pregledno ploščo, ki je z ozadja osvetljena z belo osvetlitvijo. Digitalne slike se dobijo s pomočjo CCD DSLR kamere. Segmentacija delcev se dobi z nastavljanjem pragov slike, binarno kodo in označevanjem delcev, geometrijske meritve posameznega delca pa z uporabo avtomatizirane tehnike štetja slikovnih pik. Lokalni stiki ali omejeno prekrivanje so bili premagani s pomočjo transformacijske tehnike ločevanja. Isti vzorec je bil testiran s tradicionalno sejalno analizo. Primerjave rezultatov kažejo, da se krivulji zrnavosti dobljeni s slikovno in sejalno analiza dobro ujemata.
Sekundarne ključne besede:	geotehnika;zemljine;pesek;zrnavost;slikovna analiza;velikost zrn;
URN:	URN:SI:UM:
Vrsta dela (COBISS):	Znanstveno delo
Strani:	str. 28-37
Letnik:	ǂVol. ǂ14
Zvezek:	ǂ[no.] ǂ1
Čas izdaje:	2017
ID:	10941822