بخشی از مقاله
چکیده:
امروزه استفاده از سنگهای تراورتن به دلیل تنوع زیاد در رنگ و شکل ظاهری، بسیار رایج شده است. از این لحاظ صنعت استخراج و فراوری این کالا در کشور ایران افزایش یافته است. تاکنون مجموعه تصاویر کاملی از این نمونه سنگ تهیه نشده بود، بنابراین در این تحقیق مجموعهای از تصاویر 11 نوع سنگ تراورتن به منظور پردازش، تهیه شد. سیستم عکسبرداربهی صورت کاملاً استاندارد تهیه شده و شامل یه دوربین 18مگاپیکسلی و یک محفظه بسته به همراه دو عدد لامپ فلورسنت است.
در این تحقیق برای اولین بار در شناسایی سنگ از استخراجکننده ویژگی شبکه کانولوشنی استفاده گردیده است. به منظور طبقهبندی نیز از روش نزدیکترین همسایه، ماشین بردار پشتیبان، درخت تصمیم و بیز استفاده شده است. نتایج نشان میدهد که در هنگام عدم استفاده از شبکههای کانولوشنی بیشینه نرخ بازشناسی 68 درصد و در حالت استفاده از شبکههای کانولوشنیبه منظور استخراج ویژگی، نرخ بازشناسی به 96/14 درصد رسید. در آزمایشها، پایداری مدل پیشنهادی نسبت به چرخش تصاویر و همچنین نسبت به کاهش تعداد نمونههای آزمایشی سنجیده شد. نتیجه بازشناسی در حالت اول 99/9 درصد بدست آمد.
-1 مقدمه
امروزه استفاده از سنگهای ساختمانی در ساختمانها و بناهای مختلف رونق زیادی یافته است. کشور ایران دارای معادن بسیار زیاد سنگهای ساختمانی است که دارای تنوع رنگی و کیفیتی فراوانی است. نمونههای سنگ تراورتن مورد استفاده در این مطالعه از کارخانه سنگی واقع در نزدیکیهای شهر قم تهیه شده است. اگر چه معیارهای منحصر به فرد برای طبقهبندی تصاویر سطح این نمونههای سنگ وجود ندارد، اما رنگ، یکنواختی و انواع رگههای موجود در سنگها اغلب توسط متخصصان انسان به صورت بصری برای انجام طبقهبندی استفاده میشود. در این مقاله از یکی از موثرترین روشهای طبقهبندی استفاده شده است. علاوه بر روشهای طبقهبندی، از شبکه عصبی کانولوشنی به عنوان استخراجکنندهی ویژگی نیز استفاده شده است.
در این تحقیق برای اولین بار از دو مدل معروف شبکه عصبی کانولوشنی به نامهای AlexNet و VGG در کاربرد طبقه بندی سنگ های تراورتن استفاده شده است. مدلهای مذکور با مجموعه تصاویر بسیار بزرگ ImageNet آموزش دیدهاند و نتایج بسیار موفقی در دهه اخیر ثبت کردهاند
جهت طبقهبندی از چهار روش رایج ماشین بردار پشتیبان، نزدیکترین همسایه، درخت تصمیم و بیز استفاده شده است 11]؛.[3 در ادامه مقاله، ابتدا سنگ تراورتن، سیستم تهیه تصویر از نمونههای سنگ تراورتن و عملیات پیشپردازش برروی تصاویر تهیه شده معرفی میشوند. در بخش بعدی معرفی اجمالی شبکه عصبی کانولوشنی و انواع طبقهبندهای مورد استفاده در این مقاله ارائه میشوند. در نهایت در بخش نتایج، آزمایشها و مقایسهی مدلها ارائه گردیده است.
نام تراورتن از شهر تیوولی واقع در کشور ایتالیا گرفته شده است. در زبان لاتینبه سنگ تراورتن، لَپیس تیبورتینوس گفته میشود، که قسمت اول به معنای سنگ و قسمت دوم تلفظ لاتین شهر تیوولی است. در اغلب موارد لایهها در ذخایر تراورتن افقیاند و یا با شیب ملایمی که تابع شکل سطح زمین است قرار گرفتهاند .[13] در شکلهای 1 و 2 نمونهای از منابع سنگ تراورتن و همچنین تختهسنگهای استخراجشده را مشاهده میکنید.
شکل :1 نمونهای از پهنههای وسیع تشکیل شده از سنگهای تراورتن در شهر محلات .[14]
-2 معرفی سنگ تراورتن و ویژگیهای آن
تراورتن نوعی سنگ آهک متخلخل است که از دسته سنگهای تزیینی به شمار میرود. این سنگ از تهنشین شدن رسوبات آبهای معدنی در غارها یا چشمههای آب گرم یا رسوب کف دریاها و رودخانهها به وجود میآید .[12] به عبارت دیگر سنگ تراورتن معمولاً در اثر تبخیر آب بیکربنات کلسیم در چشمههای آب گرم تشکیل میشود. تراورتنها در طی دورهای حدود 600 هزار سال تشکیل شدهاند و به صورت پهنه های نسبتاً وسیعی دیده میشوند. فرآیند تهنشینی در اثر طوفان و تلاطم آب افزایش مییابد.
شکل :2 نمونهای از تخته سنگهای استخراج شده از معادن سنگ تراورتن
2؛1 مشخصات و ویژگیهای سنگ تراورتن
تراورتن به علت داشتن حفرهها و سوراخها، خاصیت عایق حرارتی و صوتی دارد. این سنگ را میتوان به دو شکل موجدار و بدون موج برش داد. در هنگام فرآوری سنگ تراورتن بایستی سوراخها و حفرات سطحی آن پر شود. عیب بزرگ سنگهای تراورتن عدم یکدستی رنگ و طرح آنها است که کار طبقهبندی آنها را نیز مشکل میکند .[2] در شکل 3 یک تختهسنگ تراورتن در حال برش نشان داده شده است.
تأثیر باران یا آبهای سطحی برروی مقاومت سنگها ممکن است کند و تدریجباشد،ی اما احتمالاً به شکل کاملاً غیریکنواخت رخ میدهد. سنگ تراورتن، متخلخل ولی دارای مقاومت خوبی است. از بین انواع تراورتنها، تراورتنهای سفید که رگههای رنگی و تخلخل یکنواختتری دارند، از کیفیت بالاتری برخوردار هستند. دلیل وجود تراورتنهای کمرنگ را میتوان ناشی از وجود رنگدانههای پراکنده اکسید آهن در متن سنگهای تراورتن دانست. ظاهر زیبای تراورتنها ناشی از اختلاف میزان اکسید آهن در لایههای مختلف آن است
تراورتنها بهدلیل نقش و نگارهایی که ناشی از اختلاف میزان آلودگی اکسید آهن در لایههای مختلف آن است، ظاهر بسیار زیبا و جذابی دارند. در حال حاضر ایران تنها تولیدکننده تراورتن قرمز است. کیفیت سنگ تراورتن در همه جای معدن یکسان نیست. در بعضی قسمتها سنگ تخلخل کمتری دارد و متراکم است و مقاومت بیشتری نشان میدهد. رنگ و کیفیت سنگ دو عامل مهم در طبقهبندی آنهاست. هر جا ضخامت تراورتن بیشتر باشد سنگ زیرین بهدلیل فشارهای بیشتر، تخلخل کمتری دارد و مرغوبتر است
2؛2 کاربردهای سنگ تراورتن
حفرههایسنگ تراورتن معمولاً به وسیله مخلوطی از سیمان سفید و مواد دیگر یا رزینهای پلی استر پر میشوند و یا به صورت پر نشده مورد استفاده قرار میگیرند. علاوه بر موارد مذکور، از این سنگها به صورت ساب خورده، بدون ساب، خشن شده، قدیمی شده و ... استفاده میشود. از تراورتن به طور معمول برای کفپوش، نماهای روکار داخلی و بیرونی، آبچکان و اطراف شومینه استفاده میشود. ذخایر بزرگ تراورتن بیشتر در کشورهای ایتالیا، ایران، ترکیه، آمریکا و مکزیک وجود دارد
شکل :3 تصویر تهیه شده از کارخانه سنگ تراورتن در هنگام برش سنگ.
شکل :4 نمونهای از کاربردهای سنگ تراورتن در قسمتهای مختلف ساختمان.
در شکل 4 نمونهای از کاربردهای سنگ تراورتن در قسمتهای مختلف ساختمان نشان داده شده است.
از دلایل مصارف تراورتنها به عنوان سنگ ساختمانی میتوان به موارد زیر اشاره کرد :
· مقاومت قابل قبول
· برش و صیقل پذیری ایدهآل
· شرایط استخراج ایدهآل
· زیبایی ظاهر
· وجود تخلخل جهت چسبیدن به ملات
· ارزانی نسبت به سایر سنگها
