تحليل دقت دانه‌بندي رسوبات بستر با استفاده از پردازش ‏تصاوير حاصل از دوربين‌هاي با قدرت تفكيك مختلف

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

آگاهي از دانه‌بندي مواد بستر رودخانه‌اي نقش مهمي در انجام مطالعات مربوط به سامان­دهي و تحليل رفتار رودخانه‌ها ايفا مي‌كند. تفكيك‌هاي سنتي دانه‌بندي رسوبات بستر نياز به هزينه، زمان و كار ميداني زيادي دارد. لذا استفاده از روش‌هاي جديد از جمله پردازش تصوير در مطالعات دانه‌بندي رسوبات بستر رودخانه امري ضروري است. از سويي، رعايت استانداردها امري لازم در نيل به اهداف متصور وهمچنين، در توجيه به­كارگيري روش­هاي تفكيك‌ جديد است. بر همين اساس قدرت تفكيك دوربين‌هاي مورد استفاده از استانداردهاي مهم در پردازش تصوير است، حال آن­كه تاكنون اهميت اين موضوع مورد توجه قرار نگرفته است. از اين‌رو، پژوهش حاضر با هدف تحليل دقت دانه‌بندي رسوبات بستر با استفاده از پردازش تصاوير حاصل از دوربين‌هاي با قدرت تفكيك مختلف صورت گرفت. براي اين منظور، تصويربرداري از رسوبات بستر با دوربين‌هاي با قدرت تفكيك متفاوت و همچنين، نمونه‌برداري مستقيم از رسوبات بستر انجام شد. در نهايت ميزان دقت پردازش تصاوير هر يك از دوربين‌هاي مورد استفاده براي تحليل توزيع رسوبات بستر از طريق مقايسه با نتايج حاصل از نمونه­برداري مستقيم و روش الك، بررسي شد. نتايج نشان داد براي رسوبات دانه‌درشت، پردازش تصاوير دوربين با قدرت تفكيك ?? و ? مگاپيكسل به­ترتيب با ضريب هم‌بستگي 0.65 و 0.51- بيشترين و كمترين ميزان تطابق با روش الك كردن را داشتند. همچنين، براي رسوبات ريزدانه نيز پردازش تصاوير دوربين‌هاي با قدرت تفكيك ?? و ?? مگاپيكسل به‌ترتيب با ضريب هم‌بستگي 0.88 و 0.69 به­‌ترتيب بيشترين و كمترين ميزان تطابق با روش الك را ارايه دادند. در مجموع نتايج حاكي از آن بود كه مناسب‌ترين دوربين براي تصويربرداري براي اهداف پردازش تصوير رسوبات دانه‌درشت و ريزدانه در بازه‌ با قدرت تفكيك ?? تا ?? مگاپيكسل بود. بر اساس نتايج، دامنه قطري رسوبات دانه ­درشت از ?? تا ??? ميلي‌متر با بيشترين و كمترين انحراف معيار و نما به‌ترتيب 98.455، 89.7 و 21 و 14 ميلي­‌متر، همچنين، دامنه قطري رسوبات ريزدانه از ?? تا ?? ميلي‌متر با بيشترين و كمترين انحراف معيار و نما به‌ترتيب 33.143، 17.10 و 48 و 12 ميلي­‌متر به­‌دست آمد.

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.‎