一种沥青路面二维表面纹理的获取与评价方法

1.本发明涉及一种沥青路面二维表面纹理的获取与评价方法，属于沥青路面路用性能检测和技术评价领域。


背景技术：

2.沥青路面作为现在和未来道路交通荷载的主流形式，沥青路面的建设行业已经突飞猛进，在其行业的高速发展的过程中，沥青路面的行车安全性已经变得愈发重要，而沥青路面的抗滑性能又是保护行车安全性的主要性能。提高沥青路面的抗滑性能已经成为保证交通安全的关键技术，而轮胎与路面的接触特性，又是影响抗滑性能的决定性因素，因此沥青路面抗滑性能的检测是预防因抗滑能力不足而产生交通事故的主要原因之一。因此对于路面表面纹理的评价就尤为重要。
3.现行的规范主要采用构造深度和摩擦系数作为评价沥青路面抗滑性能的主要指标，虽然能够较好的测试沥青路面的表面纹理水平，但是不能反应沥青路面胎路接触特性，并且构造深度随检测人员与环境的不同检测结果有时会相差很大，对沥青路面表面纹理的评价方法影响很大，三维激光扫描的方法成本较高，难以大范围推广。因此本发明针对上述缺点，发明一种成本低廉，操作简单，误差较小的无损的道路宏观纹理的获取与评价方法。


技术实现要素：

4.发明目的：针对现有技术中存在的问题与不足，本发明提供一种成本低廉，操作简单，误差较小的无损的道路宏观纹理的获取与评价方法。
5.技术方案：一种沥青路面二维表面纹理的获取与评价方法，其特征在于，包括如下步骤：
6.1)在待获取与评价沥青路面二维表面纹理的试件上平铺一张白纸，用手按压使得所述白纸不能轻易沿着待测沥青试件表面滑动；
7.2)使用2b铅笔在所述白纸上用2n-3n的力，以4cm/s-10cm/s的速度均匀涂抹，所述2b铅笔与白纸平面呈30
°
～40
°
夹角；涂抹区域大于25cm*25cm的正方形区域；
8.3)待涂抹完毕后，将所述白纸放入扫描设备进行扫描，即在电脑中得到了所涂抹区域的二值图；
9.4)将所述二值图运用图像处理软件截取半径为10.65cm的圆形二值处理图；
10.5)将所述二值处理图中的每一个凸点的质心作为圆心，作所有通过圆心的直线，与凸点边缘相交形成线段，找出最长的线段作为椭圆的长轴，作垂直于长轴的直线与凸点边缘相交形成的线段为短轴，已知长轴，短轴和圆心，做出等效椭圆，对等效椭圆进行编号：1～n；定义每个等效椭圆的长轴与行车方向的夹角为θi；运用数字图像处理软件分别统计上述n个等效椭圆的质心坐标(xi，yi)，等效椭圆的面积si，以及等效椭圆的长轴与行车方向的夹角θi；
11.6)利用1～n号等效椭圆的质心坐标(xi，yi)计算第i个等效椭圆质心(xi，yi)与1～
n号等效椭圆质心之间的距离，并筛选出1～n号等效椭圆质心距离距第i个等效椭圆质心小于2.5cm的个数记作pi，i为1～n中任意一个等效椭圆编号，待1～n号等效椭圆均执行完上述操作后，可得到等效点密度
12.7)以i号等效椭圆质心为圆心，作2.5cm半径的圆，统计所有质心位于此圆内的等效椭圆的面积之和mi，计算i号等效椭圆等效面积密度计算平均等效面积密度利用等效点密度ρd与等效平均面积密度共同评价沥青路面的表面纹理状况与抗滑性能大小；
13.8)每个等效椭圆的长轴与行车方向的夹角为θi，统计0
°
≤θi《30
°
的个数记为ω
0-30
，统计30
°
≤θi《60
°
的个数记为ω
30-60
，统计60
°
≤θi≤90
°
的个数记为ω
60-90
，计算夹角不均衡率：
14.根据夹角不均衡率ω来评价沥青路面施工均衡性。
15.本发明方法的原理是：使用铅笔涂画的方法获得沥青路面表面纹理的二维灰度图，再通过扫描将灰度图传入数字图像处理软件，将得到二值图进行等效椭圆处理，每个等效椭圆即沥青路面与轮胎接触的凸点的形状与大小，再分别求出等效点密度与等效平均面积密度与夹角均衡率，对沥青路面的表面纹理进行评价，并可与沥青路面的抗滑性能，施工均匀性与路用耐久性进行关联与评价。
16.本发明进一步限定的技术方案为：步骤1)中所述的白纸大小为42cm*29.7cm。
17.作为优选，步骤2)所述的涂抹区域的每一位置均涂抹次数大于2～3次。
18.作为优选，步骤3)所述的扫描设备的参数为京瓷3040/3060，定影系统为热辊方式，感光材料为a-si非晶体硅感光鼓。
19.作为优选，步骤4)所述的半径为10.65cm的圆形为标准轴载作用在沥青路面的当量圆的大小。
20.有益效果：与现有技术相比，本发明所提供的沥青路面二维表面纹理的获取与评价方法，不仅对路面检测毫无损害，操作方便，而且费用极低，可以对路面抗滑性能，施工均匀性进行很好的评价，并且能对路面抗滑寿命能够进行较好预测。
附图说明
21.图1为本发明实施例用铅笔均匀涂画后的表面纹理图像；
22.图2为本发明实施例经扫描后的表面纹理经灰度处理后的二维二值图；
23.图3为本发明实施例中部分图像经图像处理后的等效椭圆图像；
24.图4为本发明实施例中整个经图像处理后得到的等效椭圆图像。
具体实施方式
25.下面结合附图和具体实施例，进一步阐明本发明。
26.如图1-4所示，本实施例提供一种沥青路面二维表面纹理的获取与评价方法，选取的沥青混合料车辙板试件的类型为pac-13。
27.表1为所选用的pac-13的级配计算表
[0028][0029]
具体包括如下几个步骤：
[0030]
1)在pac-13试件上平铺一张a3纸，用手按压使得所述a3纸不能轻易沿着待测沥青路面滑动；
[0031]
2)使用2b铅笔在上述a3纸上用3n的力，以7cm/s的速度均匀涂抹，所述2b铅笔与a3纸平面呈30
°‑
40
°
夹角。涂抹的区域大小要大于25cm*25cm的正方形区域；
[0032]
3)待大于25cm*25cm的正方形区域都均匀的涂抹完毕之后，将所述a3纸放入扫描设备进行扫描，即在电脑中得到了所涂抹区域的二值图；
[0033]
4)将上述二值图运用图像处理软件截取半径为10.65cm的圆形二值处理图；
[0034]
5)将二值处理图进行处理，得到所需要的等效椭圆，对等效椭圆进行编号：1～n；定义每个等效椭圆的长轴与行车方向的夹角为θi；运用数字图像处理软件分别统计1～n号等效椭圆的质心坐标(xi，yi)，1～n号椭圆的面积si，1～n号椭圆的长轴与行车方向的夹角θi；
[0035]
表2为经图像处理软件处理后的编号为1-50的点的信息
[0036]
[0037]
[0038][0039]
6)利用1～n号等效椭圆的质心坐标(xi，yi)计算第i个等效椭圆质心(xi，yi)与1～n号等效椭圆质心之间的距离，并筛选出1～n号椭圆质心距离距第i个等效椭圆质心小于2.5cm的个数记作pi，i为1～n中任意一个等效椭圆编号，待1～n号等效椭圆均执行完上述操作后，可得到等效点密度等效点密度大于1.5，故此试件的表面纹理状况较好；
[0040]
7)以i号等效椭圆质心为圆心，作2.5cm半径的圆，统计所有质心位于此圆内的椭圆的面积之和mi，计算i号等效椭圆等效面积密度计算平均等效面积密度平均的功效面积密度大于0.2，故此试件抗滑性能较好；
[0041]
8)每个等效椭圆的长轴与行车方向的夹角为θi，统计0
°
≤θi《30
°
的个数记为ω
0-30
＝142，统计30
°
≤θi《60
°
的个数记为ω
30-60
＝149，统计60
°
≤θi≤90
°
的个数记为ω
60-90
142，计算夹角不均衡率：
[0042]
角不均衡率小于10％，故此试件的施工均匀性较好。
[0043]
根据以上的数据来看，本次检测的pac-13试件不仅具有较好的表面纹理特征，优秀的抗滑性能，而且施工均匀性也较为优秀。
[0044]
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以作出若干改进，这些改进也应视为本发明的保护范围。