基于边缘计算的砂砾粒径测量系统

作者：张英范; 李云阳; 赵仁浩; 赵云杰; 祁海燕; 张俊梅^*; 闫磊

来源：林业工程学报, 2023, 8(02): 144-150.

DOI：10.13360/j.issn.2096-1359.202205024

• 边缘计算
• 机器视觉
• 砂砾
• 粒径测量
• 实时检测

砂砾的浓度是评价沙尘暴等风沙气象危害程度的重要因素，而沙尘浓度是砂砾的外在表现，客观精确地测量砂砾的粒度分布对于风沙流动研究和荒漠化防治有重要意义。以砂砾的粒度分布作为研究对象，搭建基于边缘计算的砂砾粒径测量系统。感知层中，砂砾经振动平台均匀落入暗室，线阵相机采集的图像经数据层读取，在全局阈值分割、形态学处理后获取砂砾目标，使用连通域标记、最小外接圆、最小外接矩形算法测量直径；边缘部署基于PyQt5开发的上位机软件，融入粒径检测算法，提高算法执行效率。采用(3.000±0.005)mm标准规格钢珠，针对3种算法开展砂砾粒径测量系统精度评价实验分析。实验结果表明，连通域标记法在精度、速度表现最好，测量平均误差为0.070 mm,最大误差为0.151 mm。最后，对3种不同规格砂砾开展粒径分布测试实验，粒径识别准确率在95.5%以上，边缘计算设备对分辨率为3 993×4 096图片的计算时间分布在46.1～50.7 ms。研究证明，本系统具有较高的检测精度和检测效率，可以满足科研观测等现场实验的基本要求，具有良好的应用价值。

• 单位
  北京林业大学