تحلیل دقت دانه‌بندی رسوبات بستر با استفاده از پردازش تصاویر حاصل از دوربین‌های با قدرت تفکیک مختلف

نوع مقاله: مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 استاد، دانشکده منابع طبیعی، دانشگاه تربیت مدرس نور

2 دانشجوی کارشناسی ارشد، دانشکده منابع‌طبیعی، دانشگاه تربیت مدرس نور

چکیده

آگاهی از دانه‌بندی مواد بستر رودخانه‌ای نقش مهمی در انجام مطالعات مربوط به سامان­دهی و تحلیل رفتار رودخانه‌ها ایفا می‌کند. تفکیک‌های سنتی دانه‌بندی رسوبات بستر نیاز به هزینه، زمان و کار میدانی زیادی دارد. لذا استفاده از روش‌های جدید از جمله پردازش تصویر در مطالعات دانه‌بندی رسوبات بستر رودخانه امری ضروری است. از سویی، رعایت استانداردها امری لازم در نیل به اهداف متصور و همچنین، در توجیه به­‌کارگیری روش­های تفکیک‌ جدید است. بر همین اساس قدرت تفکیک دوربین‌های مورد استفاده از استانداردهای مهم در پردازش تصویر است، حال آن­‌که تاکنون اهمیت این موضوع مورد توجه قرار نگرفته است. از این‌رو، پژوهش حاضر با هدف تحلیل دقت دانه‌بندی رسوبات بستر با استفاده از پردازش تصاویر حاصل از دوربین‌های با قدرت تفکیک مختلف صورت گرفت. برای این منظور، تصویربرداری از رسوبات بستر با دوربین‌های با قدرت تفکیک متفاوت و همچنین، نمونه‌برداری مستقیم از رسوبات بستر انجام شد. در نهایت میزان دقت پردازش تصاویر هر یک از دوربین‌های مورد استفاده برای تحلیل توزیع رسوبات بستر از طریق مقایسه با نتایج حاصل از نمونه­‌برداری مستقیم و روش الک، بررسی شد. نتایج نشان داد برای رسوبات دانه‌درشت، پردازش تصاویر دوربین با قدرت تفکیک ۱۰ و ۳ مگاپیکسل به­‌ترتیب با ضریب هم‌بستگی 0.65 و 0.51- بیشترین و کمترین میزان تطابق با روش الک کردن را داشتند. همچنین، برای رسوبات ریزدانه نیز پردازش تصاویر دوربین‌های با قدرت تفکیک ۱۶ و ۱۸ مگاپیکسل به‌ترتیب با ضریب هم‌بستگی 0.88 و 0.69 به­ترتیب بیشترین و کمترین میزان تطابق با روش الک را ارائه دادند. در مجموع نتایج حاکی از آن بود که مناسب‌ترین دوربین برای تصویربرداری برای اهداف پردازش تصویر رسوبات دانه‌درشت و ریزدانه در بازه‌ی با قدرت تفکیک ۱۰ تا ۱۶ مگاپیکسل بود. بر اساس نتایج، دامنه قطری رسوبات دانه­‌درشت از ۱۰ تا ۱۰۷ میلی‌متر با بیشترین و کمترین انحراف معیار و نما به‌ترتیب 98.455، 89.7 و 21 و 14 میلی­متر، همچنین، دامنه قطری رسوبات ریزدانه از ۱۰ تا ۵۷ میلی‌متر با بیشترین و کمترین انحراف معیار و نما به‌ترتیب  33.143، 17.10 و 48 و 12 میلی­‌متر به­‌دست آمد.

کلیدواژه‌ها


عنوان مقاله [English]

Investigating bed sediment granolometry precision based on image processing of cameras with different resolutions

نویسندگان [English]

  • Seyed Hamid Reza Sadeghi 1
  • Sudabeh Gharemahmudli 2
1 Professor, Faculty of Natural Resources, Tarbiat Modares University, Iran
2 MSc Student, Faculty of Natural Resources, Tarbiat Modares University, Iran
چکیده [English]

Awareness of particle size distribution of river bed material plays an important role in studies of the organizing and analysis behavior of rivers. The traditional separation of particle sediments needs a lot of cost, time and fieldwork. Therefore, new methods such as image processing separation, is essential for studies on particle size distribution of riverbed sediments. It is necessary to maintain standards in reach to the goals and to justify the adoption of a new separation technique. Accordingly, the resolution of the camera is very important for standard image processing. However, it has not been considered, yet. Hence, the present study aimed to analyze the accuracy of the particle size distribution of bed sediments using the image processing of image taken by cameras with different resolutions. For this purpose, variety of cameras were applied to provide images with different resolutions. The direct samplings and measurement was also conducted for comparison purposes. The results showed that cameras with 3 and 10 megapixel resolutions had the highest and the lowest consistency with observed data with respective correlation coefficients of 0.65 and -0.51 for coarse sediment. The cameras with resolutions of 16 and 18 megapixel also had the highest and the lowest agreement with the observed data with correlation coefficients of 0.88 and 0.69 for fine-grained sediments, respectively. In principle, the results suggested that the most appropriate camera for image processing purposes born 10 to 16 megapixels of resolution. However, coarse-grained sediments ranged from 10 to 107 mm in diameter with the respective highest and the lowest standard deviation and mode of 98.455 and 89.7, and 21 and 14. The fine-grained sediments also ranged from 10 to 57 mm in diameter with the highest and the lowest standard deviation and mode of 33.143 and 17.10, and 12 and 48, respectively.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Camera Resolution
  • Indirect Measurement Method
  • Particle Granolometry
  • Sediment Research