沥青压实路面离析程度的实时检测方法
【专利说明】沥青压实路面离析程度的实时检测方法 发明领域
[0001] 本发明涉及到道路工程建设中沥青压实路面离析程度的检测技术，特别涉及到一 种沥青压实路面离析程度的实时检测方法。
【背景技术】
[0002] 沥青压实路面的离析程度通常是指沥青路面在经过摊铺、压实环节后，路面某一 区域内沥青混合料主要性质的不均匀性。主要体现为在沥青路面的某个区域内，沥青混合 料的沥青含量、级配组成与设计要求不符，从而导致路面的使用性能与设计要求有较大的 差异。由于沥青路面的粗细集料分布不均匀，导致路面的实际级配、沥青含量严重偏离设计 值，造成沥青路面整体质量不均匀，不仅会诱发沥青路面发生各类早期损害，而且对路面长 期使用性能也会产生重要的影响。
[0003]目前，沥青压实路面离析程度的检测方法主要有视觉识别、铺砂试验和核子密度 仪三种。视觉识别由于其主观性过强，缺乏统一标准，视觉观察对大粒径粗级配的沥青混合 料评价准确性较高，而对级配较细的沥青混合料评价的可靠性较差，存在一定的局限性；铺 砂试验原理简单，测量方便，但是极其耗时；核子密度仪有一定的局限性，检测结果离散程 度较大。显然，现有技术沥青压实路面离析程度检测方法存在着主观性较强，缺乏统一标 准，或者耗时较长和有局限性等问题。
【发明内容】
[0004]为解决现有技术沥青压实路面离析程度检测方法存在的主观性较强，缺乏统一标 准，或者耗时较长和有局限性等问题，本发明提出一种沥青压实路面离析程度的实时检测 方法。本发明沥青压实路面离析程度的实时检测方法，以设定的高度、光源亮度和照射角度 采集沥青压实路面的实时彩色数码图像；采用MATLAB软件对彩色数码图像进行图像灰化、 图像滤波、直方图均衡化、形态学和图像二值化处理，并将处理后的图像区域等分为M 2个小 区域；利用MATLAB软件计算图像区域内的平均构造深度％和图像区域内构造深度的离异 系数Cv，并以Cv值表征图像区域压实沥青路面的离析程度；其中，
[0008]式中，$为图像区域内的平均构造深度，单位为mm;n为等分的小区域数量，即n =M2;当等分为4 2个小区域时其值为16 ;HP1为第i个小区域的平均构造深度，单位为mm ; 并且，
[0009]
[0010] 式中，Vi为第i个小区域表面构造像素值围成的空间体积，单位为mm 3;D为第i个 小区域的积分区域，即第i个小区域的矩阵行数与列数的乘积，单位为mm2;其中，
[0011] V = / / D [Fmax-F (x, y) ] dxdy (5)
[0012] 式中，Fnax为第i个小区域灰度矩阵中最大的灰度值；F(x, y)为第i个小区域中坐 标为（x,y)的像素点的灰度值。
[0013] 进一步的，所述图像灰化处理是指将采集的彩色数码图像转化为由黑到白的灰度 图像，即从0~255共256个整数灰度级的黑白图像。
[0014] 进一步的，所述图像二值化处理是指将具有256个整数灰度级的图像转化为只含 有灰度值为〇和255两种像素的图像，其中，灰度值为0的像素代表沥青，灰度值为255的 像素代表集料。
[0015] 进一步的，所述图像二值化处理包括阙值处理法，即将灰度值低于阙值的像素判 断为灰度值为〇的像素，即判断为沥青；反之，则判断为灰度值为255的像素，即判断为集 料。
[0016] 进一步的，所述将处理后的图像区域等分为M2个小区域，其中，M的取值为3、4、5 或10。
[0017] 进一步的，所述以Cv值表征图像区域压实沥青路面的离析程度，是指以匕等于8.0 为基准，当计算得到的Cv值大于8. 0时，表示图像区域沥青压实路面离析程度超出设计要 求，反之，则满足设计要求。
[0018] 进一步的，本发明沥青压实路面离析程度的实时检测方法包括以下步骤：
[0019] S1、以设定的采集高度、光源亮度和照射角度采集沥青压实路面的实时彩色数码 图像；
[0020] S2、采用MATLAB软件对彩色数码图像进行图像灰化、图像滤波、直方图均衡化、形 态学和图像二值化处理；包括，
[0021] 采用MATLAB软件对彩色数码图像进行灰化处理，即将采集的彩色数码图像转化 为由黑到白的灰度图像，即从0~255共256个整数灰度级的黑白图像；
[0022] 采用MATLAB软件对彩色数码图像进行二值化处理，即将具有256个整数灰度级的 图像转化为只显示灰度值为〇和255两种像素的图像，其中，灰度值为0的像素代表沥青， 灰度值为255的像素代表集料；
[0023] S3、将处理后的图像等分为M2个小区域，其中，M的取值为3、4、5或10;
[0024] S4、以下式计算图像区域内构造深度的离异系数Cv:
[0025]
[0026]
[0027]
[0028] 式中，％,为图像区域内的平均构造深度，单位为mm ;n为等分的小区域数量，即n =M2;当等分为4 2个小区域时其值为16 ;HP1为第i个小区域的平均构造深度，单位为mm ; 并且，
[0029]
[0030] 式中，Vi为第i个小区域表面构造像素值围成的空间体积，单位为mm 3;D为第i个 小区域的积分区域，即第i个小区域的矩阵行数与列数的乘积，单位为mm2;其中，
[0031] V = / / D [Fmax-F (x, y) ] dxdy (5)
[0032] 式中，Fnax为第i个小区域灰度矩阵中最大的灰度值；F(x, y)为第i个小区域中坐 标为（x,y)的像素点的灰度值；
[0033] S5、以Cv值表征图像区域压实沥青路面的离析程度，即指以Cv等于8. 0为基准，当 计算得到的Cv值大于8. 0时，表示图像区域沥青压实路面离析程度超出设计要求，反之，则 满足设计要求。
[0034] 进一步的，步骤S2中采用MATLAB软件对彩色数码图像进行二值化处理，包括阙值 处理法，即将灰度值低于阙值的像素判断为灰度值为0的像素，即判断为沥青；反之，则判 断为灰度值为255的像素，即判断为集料。
[0035] 本发明沥青压实路面离析程度的实时检测方法的有益技术效果是能对沥青压实 路面的离析程度进行实时、快速和面分析，分析结果更加贴合实际；并且，准确性较高，适用 面较广。
【附图说明】
[0036] 附图1是本发明沥青压实路面离析程度的实时检测方法拍摄的沥青压实路面的 彩色数码图像；
[0037] 附图2是本发明沥青压实路面离析程度的实时检测方法等分的小区域的实施例 示意图；
[0038] 附图3是本发明沥青压实路面离析程度的实时检测方法的流程图。
[0039] 下面结合附图及具体实施例对本发明沥青压实路面离析程度的实时检测方法进 一步的说明。
【具体实施方式】
[0040] 附图1是本发明沥青压实路面离析程度的实时检测方法拍摄的沥青压实路面的 彩色数码图像，附图2是本发明沥青压实路面离析程度的实时检测方法等分的小区域的实 施例示意图。由图可知，本发明沥青压实路面离析程度的实时检测方法，以设定的采集高 度、光源亮度和照射角度采集沥青压实路面的实时彩色数码图像；采用MATLAB软件对彩色 数码图像进行图像灰化、图像滤波、直方图均衡化、形态学和图像二值化处理，并将处理后
[0041 ] 的图像等分为M2个小区域；利用MATLAB软件计算图像区域内的平均构造深度和图像区 域内构造深度的离异系数Cv，并以Cv值表征图像区域压实沥青路面的离析程度；其中，
[0042]
[0043]
[0044] 式中，馬为图像区域内的平均构造深度，单位为mm ;n为等分的小区域数量，即n =M2;当等分为4 2个小区域时其值为16 ;HP1为第i个小区域的平均构造深度，单位为mm ; 并且，
[0045]
[0046] 式中，Vi为第i个小区域表面构造像素值围成的空间体积，单位为…mm 3;D为第i 个小区域的积分区域，即第i个小区域的矩阵行数与列数的乘积，单位为…mm2;其中，
[0047] V = / / D [Fmax-F (x, y) ] dxdy (5)
[0048] 式中，Fnax为第i个小区域灰度矩阵中最大的灰度值；F(x, y)为第i个小区域中坐 标为（x，y)的像素点的灰度值。其中，所述以Cv值表征图像区域压实沥青路面的离析程度， 是指以C v等于8. 0为基准，当计算得到的C v值大于8. 0时，表示图像区域沥青压实路面离 析程度超出设计要求，反之，则满足设计要求。为确定离析程度判定的临界值，实际采集了 压实沥青路面的100幅图像，分别按等分的小区域数量M 2(M的取值为2、3、4、5或10)五种 方法计算Cv，试验证明当以Cv等于8. 0为基准时，五种判定方法之间的一致性更好。另外， 根据试验研究证明，在等分的小区域数量M2时，M的取值为2、3、4、5或10的几组试验的结 果具有较强的相关性。因此，本发明沥青压实路面离析程度的实时检测方