瀝青壓實路面離析程度的實時檢測方法
【專利說明】瀝青壓實路面離析程度的實時檢測方法 發(fā)明領(lǐng)域
[0001] 本發(fā)明涉及到道路工程建設(shè)中瀝青壓實路面離析程度的檢測技術(shù)，特別涉及到一 種瀝青壓實路面離析程度的實時檢測方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 瀝青壓實路面的離析程度通常是指瀝青路面在經(jīng)過攤鋪、壓實環(huán)節(jié)后，路面某一 區(qū)域內(nèi)瀝青混合料主要性質(zhì)的不均勻性。主要體現(xiàn)為在瀝青路面的某個區(qū)域內(nèi)，瀝青混合 料的瀝青含量、級配組成與設(shè)計要求不符，從而導(dǎo)致路面的使用性能與設(shè)計要求有較大的 差異。由于瀝青路面的粗細(xì)集料分布不均勻，導(dǎo)致路面的實際級配、瀝青含量嚴(yán)重偏離設(shè)計 值，造成瀝青路面整體質(zhì)量不均勻，不僅會誘發(fā)瀝青路面發(fā)生各類早期損害，而且對路面長 期使用性能也會產(chǎn)生重要的影響。
[0003]目前，瀝青壓實路面離析程度的檢測方法主要有視覺識別、鋪砂試驗和核子密度 儀三種。視覺識別由于其主觀性過強(qiáng)，缺乏統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)，視覺觀察對大粒徑粗級配的瀝青混合 料評價準(zhǔn)確性較高，而對級配較細(xì)的瀝青混合料評價的可靠性較差，存在一定的局限性；鋪 砂試驗原理簡單，測量方便，但是極其耗時；核子密度儀有一定的局限性，檢測結(jié)果離散程 度較大。顯然，現(xiàn)有技術(shù)瀝青壓實路面離析程度檢測方法存在著主觀性較強(qiáng)，缺乏統(tǒng)一標(biāo) 準(zhǔn)，或者耗時較長和有局限性等問題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]為解決現(xiàn)有技術(shù)瀝青壓實路面離析程度檢測方法存在的主觀性較強(qiáng)，缺乏統(tǒng)一標(biāo) 準(zhǔn)，或者耗時較長和有局限性等問題，本發(fā)明提出一種瀝青壓實路面離析程度的實時檢測 方法。本發(fā)明瀝青壓實路面離析程度的實時檢測方法，以設(shè)定的高度、光源亮度和照射角度 采集瀝青壓實路面的實時彩色數(shù)碼圖像；采用MATLAB軟件對彩色數(shù)碼圖像進(jìn)行圖像灰化、 圖像濾波、直方圖均衡化、形態(tài)學(xué)和圖像二值化處理，并將處理后的圖像區(qū)域等分為M 2個小 區(qū)域；利用MATLAB軟件計算圖像區(qū)域內(nèi)的平均構(gòu)造深度％和圖像區(qū)域內(nèi)構(gòu)造深度的離異 系數(shù)Cv，并以Cv值表征圖像區(qū)域壓實瀝青路面的離析程度；其中，
[0008]式中，$為圖像區(qū)域內(nèi)的平均構(gòu)造深度，單位為mm;n為等分的小區(qū)域數(shù)量，即n =M2;當(dāng)?shù)确譃? 2個小區(qū)域時其值為16 ;HP1為第i個小區(qū)域的平均構(gòu)造深度，單位為mm ; 并且，
[0009]
[0010] 式中，Vi為第i個小區(qū)域表面構(gòu)造像素值圍成的空間體積，單位為mm 3;D為第i個 小區(qū)域的積分區(qū)域，即第i個小區(qū)域的矩陣行數(shù)與列數(shù)的乘積，單位為mm2;其中，
[0011] V = / / D [Fmax-F (x, y) ] dxdy (5)
[0012] 式中，F(xiàn)nax為第i個小區(qū)域灰度矩陣中最大的灰度值；F(x, y)為第i個小區(qū)域中坐 標(biāo)為（x,y)的像素點的灰度值。
[0013] 進(jìn)一步的，所述圖像灰化處理是指將采集的彩色數(shù)碼圖像轉(zhuǎn)化為由黑到白的灰度 圖像，即從0~255共256個整數(shù)灰度級的黑白圖像。
[0014] 進(jìn)一步的，所述圖像二值化處理是指將具有256個整數(shù)灰度級的圖像轉(zhuǎn)化為只含 有灰度值為〇和255兩種像素的圖像，其中，灰度值為0的像素代表瀝青，灰度值為255的 像素代表集料。
[0015] 進(jìn)一步的，所述圖像二值化處理包括闕值處理法，即將灰度值低于闕值的像素判 斷為灰度值為〇的像素，即判斷為瀝青；反之，則判斷為灰度值為255的像素，即判斷為集 料。
[0016] 進(jìn)一步的，所述將處理后的圖像區(qū)域等分為M2個小區(qū)域，其中，M的取值為3、4、5 或10。
[0017] 進(jìn)一步的，所述以Cv值表征圖像區(qū)域壓實瀝青路面的離析程度，是指以匕等于8.0 為基準(zhǔn)，當(dāng)計算得到的Cv值大于8. 0時，表示圖像區(qū)域瀝青壓實路面離析程度超出設(shè)計要 求，反之，則滿足設(shè)計要求。
[0018] 進(jìn)一步的，本發(fā)明瀝青壓實路面離析程度的實時檢測方法包括以下步驟：
[0019] S1、以設(shè)定的采集高度、光源亮度和照射角度采集瀝青壓實路面的實時彩色數(shù)碼 圖像；
[0020] S2、采用MATLAB軟件對彩色數(shù)碼圖像進(jìn)行圖像灰化、圖像濾波、直方圖均衡化、形 態(tài)學(xué)和圖像二值化處理；包括，
[0021] 采用MATLAB軟件對彩色數(shù)碼圖像進(jìn)行灰化處理，即將采集的彩色數(shù)碼圖像轉(zhuǎn)化 為由黑到白的灰度圖像，即從0~255共256個整數(shù)灰度級的黑白圖像；
[0022] 采用MATLAB軟件對彩色數(shù)碼圖像進(jìn)行二值化處理，即將具有256個整數(shù)灰度級的 圖像轉(zhuǎn)化為只顯示灰度值為〇和255兩種像素的圖像，其中，灰度值為0的像素代表瀝青， 灰度值為255的像素代表集料；
[0023] S3、將處理后的圖像等分為M2個小區(qū)域，其中，M的取值為3、4、5或10;
[0024] S4、以下式計算圖像區(qū)域內(nèi)構(gòu)造深度的離異系數(shù)Cv:
[0025]
[0026]
[0027]
[0028] 式中，％,為圖像區(qū)域內(nèi)的平均構(gòu)造深度，單位為mm ;n為等分的小區(qū)域數(shù)量，即n =M2;當(dāng)?shù)确譃? 2個小區(qū)域時其值為16 ;HP1為第i個小區(qū)域的平均構(gòu)造深度，單位為mm ; 并且，
[0029]
[0030] 式中，Vi為第i個小區(qū)域表面構(gòu)造像素值圍成的空間體積，單位為mm 3;D為第i個 小區(qū)域的積分區(qū)域，即第i個小區(qū)域的矩陣行數(shù)與列數(shù)的乘積，單位為mm2;其中，
[0031] V = / / D [Fmax-F (x, y) ] dxdy (5)
[0032] 式中，F(xiàn)nax為第i個小區(qū)域灰度矩陣中最大的灰度值；F(x, y)為第i個小區(qū)域中坐 標(biāo)為（x,y)的像素點的灰度值；
[0033] S5、以Cv值表征圖像區(qū)域壓實瀝青路面的離析程度，即指以Cv等于8. 0為基準(zhǔn)，當(dāng) 計算得到的Cv值大于8. 0時，表示圖像區(qū)域瀝青壓實路面離析程度超出設(shè)計要求，反之，則 滿足設(shè)計要求。
[0034] 進(jìn)一步的，步驟S2中采用MATLAB軟件對彩色數(shù)碼圖像進(jìn)行二值化處理，包括闕值 處理法，即將灰度值低于闕值的像素判斷為灰度值為0的像素，即判斷為瀝青；反之，則判 斷為灰度值為255的像素，即判斷為集料。
[0035] 本發(fā)明瀝青壓實路面離析程度的實時檢測方法的有益技術(shù)效果是能對瀝青壓實 路面的離析程度進(jìn)行實時、快速和面分析，分析結(jié)果更加貼合實際；并且，準(zhǔn)確性較高，適用 面較廣。
【附圖說明】
[0036] 附圖1是本發(fā)明瀝青壓實路面離析程度的實時檢測方法拍攝的瀝青壓實路面的 彩色數(shù)碼圖像；
[0037] 附圖2是本發(fā)明瀝青壓實路面離析程度的實時檢測方法等分的小區(qū)域的實施例 示意圖；
[0038] 附圖3是本發(fā)明瀝青壓實路面離析程度的實時檢測方法的流程圖。
[0039] 下面結(jié)合附圖及具體實施例對本發(fā)明瀝青壓實路面離析程度的實時檢測方法進(jìn) 一步的說明。
【具體實施方式】
[0040] 附圖1是本發(fā)明瀝青壓實路面離析程度的實時檢測方法拍攝的瀝青壓實路面的 彩色數(shù)碼圖像，附圖2是本發(fā)明瀝青壓實路面離析程度的實時檢測方法等分的小區(qū)域的實 施例示意圖。由圖可知，本發(fā)明瀝青壓實路面離析程度的實時檢測方法，以設(shè)定的采集高 度、光源亮度和照射角度采集瀝青壓實路面的實時彩色數(shù)碼圖像；采用MATLAB軟件對彩色 數(shù)碼圖像進(jìn)行圖像灰化、圖像濾波、直方圖均衡化、形態(tài)學(xué)和圖像二值化處理，并將處理后
[0041 ] 的圖像等分為M2個小區(qū)域；利用MATLAB軟件計算圖像區(qū)域內(nèi)的平均構(gòu)造深度和圖像區(qū) 域內(nèi)構(gòu)造深度的離異系數(shù)Cv，并以Cv值表征圖像區(qū)域壓實瀝青路面的離析程度；其中，
[0042]
[0043]
[0044] 式中，馬為圖像區(qū)域內(nèi)的平均構(gòu)造深度，單位為mm ;n為等分的小區(qū)域數(shù)量，即n =M2;當(dāng)?shù)确譃? 2個小區(qū)域時其值為16 ;HP1為第i個小區(qū)域的平均構(gòu)造深度，單位為mm ; 并且，
[0045]
[0046] 式中，Vi為第i個小區(qū)域表面構(gòu)造像素值圍成的空間體積，單位為…mm 3;D為第i 個小區(qū)域的積分區(qū)域，即第i個小區(qū)域的矩陣行數(shù)與列數(shù)的乘積，單位為…mm2;其中，
[0047] V = / / D [Fmax-F (x, y) ] dxdy (5)
[0048] 式中，F(xiàn)nax為第i個小區(qū)域灰度矩陣中最大的灰度值；F(x, y)為第i個小區(qū)域中坐 標(biāo)為（x，y)的像素點的灰度值。其中，所述以Cv值表征圖像區(qū)域壓實瀝青路面的離析程度， 是指以C v等于8. 0為基準(zhǔn)，當(dāng)計算得到的C v值大于8. 0時，表示圖像區(qū)域瀝青壓實路面離 析程度超出設(shè)計要求，反之，則滿足設(shè)計要求。為確定離析程度判定的臨界值，實際采集了 壓實瀝青路面的100幅圖像，分別按等分的小區(qū)域數(shù)量M 2(M的取值為2、3、4、5或10)五種 方法計算Cv，試驗證明當(dāng)以Cv等于8. 0為基準(zhǔn)時，五種判定方法之間的一致性更好。另外， 根據(jù)試驗研究證明，在等分的小區(qū)域數(shù)量M2時，M的取值為2、3、4、5或10的幾組試驗的結(jié) 果具有較強(qiáng)的相關(guān)性。因此，本發(fā)明瀝青壓實路面離析程度的實時檢測方