透水路面中有效连通空隙的识别方法及空隙率计算方法与流程

本发明涉及道路工程技术领域，尤其涉及到一种透水路面中有效连通空隙的识别方法、透水路面的空隙率计算方法、透水路面中有效连通空隙的识别装置、透水路面的空隙率计算装置、路面透水性评价设备和计算机可读存储介质。

背景技术：

根据传统道路设计理论，公路与城市道路路面具有密实、平整、耐磨、抗滑等特征，面层材料多用密实的沥青混合料、水泥混凝土等，虽然具有不透水性，但是当雨量较大或排水管道堵塞时，不透水性路面会因排水速度不够而造成路面积水问题。近年来，我国新近应用的透水性路面属于新型路面形式，它改变了传统不透水性路面积水的缺陷，具有雨天可迅速排出路表积水、多孔隙结构降低行车噪音、雨水渗入地下补充地下水，增加土壤含氧量，有利于生态等优点。

在透水性路面中，雨水通过其与外界连通的空隙进入路面，再通过路面中的空隙渗入地下，因此，透水路面中的空隙率是评价透水性路面的透水性的重要指标。但是，事实上并非所有的连通空隙都对材料的透水性能有明显影响，部分连通空隙只有一端与外界连通，另一端是封闭端，外界水流虽然能够进入这些空隙，但无法自由流动，即这些空隙对材料的透水性能几乎没有贡献，属于无效连通空隙，只有两端都与外界连通的空隙才对透水性铺面材料的渗水性能起着决定性作用，属于有效连通空隙。因此，为了使根据透水路面的空隙率就能准确评价透水路面的透水性，需要将透水性路面中的有效连通空隙与无效连通空隙区别开来。

技术实现要素：

因此，本发明要解决的技术问题在于提供一种透水路面中的有效连通空隙识别方法，将透水性路面中的有效连通空隙与无效连通空隙区别开来。

为此，根据第一方面，本发明提供了一种透水路面中有效连通空隙的识别方法，包括如下步骤：获取透水路面样本的若干张横断面的ct扫描图像；对ct扫描图像进行二值化处理，生成透水路面样本的若干张空隙二值图；依次比较相邻两张空隙二值图中的空隙，将具有重合部分的空隙标记为相应的空隙二值图中的有效空隙，并删除未标记的空隙；将最后一张空隙二值图中的有效空隙作为透水路面的有效连通空隙。

可选地，依次比较相邻两张空隙二值图中的空隙，将具有重合部分的空隙标记为相应的空隙二值图中的有效空隙，并删除未标记的空隙，包括如下步骤：读取第i张以及第i+1张空隙二值图；比较第i张空隙二值图和第i+1张空隙二值图中的空隙；如果第i张空隙二值图中的某一空隙与第i+1张空隙二值图中的某一空隙具有重合部分，则将第i张空隙二值图中的某一空隙标记为第i张空隙二值图中的有效空隙，将第i+1张空隙二值图中的某一空隙标记为第i+1张空隙二值图中的有效空隙；删除第i张空隙二值图以及第i+1张空隙二值图中未被标记的空隙；判断第i+1张空隙二值图是否为最后一张空隙二值图；当第i+1张空隙二值图为最后一张空隙二值图时，结束进程；当第i+1张空隙二值图不是最后一张空隙二值图时，将第i+1张空隙二值图作为第i张空隙二值图并继续进行空隙比较，直至第i+1张空隙二值图为最后一张空隙二值图。

可选地，第i张空隙二值图是透水路面中位于第i+1张空隙二值图上方的横断面的ct扫描图像的二值化图；或者，第i张空隙二值图是透水路面中位于第i+1张空隙二值图下方的横断面的ct扫描图像的二值化图。

可选地，空隙二值图中的空隙区域的灰度值为0，非空隙区域的灰度值为255，或者，空隙二值图中的空隙区域的灰度值为255，非空隙区域的灰度值为0。

根据第二方面，本发明提供了一种透水路面的空隙率计算方法，包括如下步骤：使用上述第一方面的全部或部分识别方法识别透水路面样本中的有效连通空隙；计算有效连通空隙的体积占透水路面样本的体积的比率，得到透水路面的空隙率。

根据第三方面，本发明提供了一种透水路面中有效连通空隙的识别装置，包括：图像获取模块，用于获取透水路面样本的若干张横断面的ct扫描图像；图像处理模块，用于对ct扫描图像进行二值化处理，生成透水路面样本的若干张空隙二值图；空隙标记模块，用于依次比较相邻两张空隙二值图中的空隙，将具有重合部分的空隙标记为相应的空隙二值图中的有效空隙，并删除未标记的空隙；有效连通空隙识别模块，用于将最后一张空隙二值图中的有效空隙作为透水路面的有效连通空隙。

可选地，空隙标记模块包括：图像读取单元，用于读取第i张以及第i+1张空隙二值图；空隙比较单元，用于比较第i张空隙二值图和第i+1张空隙二值图中的空隙；空隙标记单元，用于如果第i张空隙二值图中的某一空隙与第i+1张空隙二值图中的某一空隙具有重合部分，则将第i张空隙二值图中的某一空隙标记为第i张空隙二值图中的有效空隙，将第i+1张空隙二值图中的某一空隙标记为第i+1张空隙二值图中的有效空隙；空隙删除单元，用于删除第i张空隙二值图以及第i+1张空隙二值图中未被标记的空隙；判断单元，用于判断第i+1张空隙二值图是否为最后一张空隙二值图；进程结束单元，用于结束进程；赋值单元，用于将第i+1张空隙二值图作为第i张空隙二值图并继续进行空隙比较，直至第i+1张空隙二值图为最后一张空隙二值图。

根据第四方面，本发明提供了一种透水路面的空隙率计算装置，包括：有效连通空隙识别模块，用于使用上述第一方面的全部或部分识别方法识别透水路面样本中的有效连通空隙；空隙率计算模块，用于计算有效连通空隙的体积占透水路面样本的体积的比率，得到透水路面的空隙率。

根据第五方面，本发明提供了一种路面透水性评价设备，包括：至少一个处理器；以及与至少一个处理器通信连接的存储器；其中，存储器存储有可被一个处理器执行的指令，指令被至少一个处理器执行，以使至少一个处理器执行上述第一方面的全部或部分方法，或者执行上述第二方面的全部或部分方法。

根据第六方面，本发明提供了一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机指令，该指令被处理器执行时实现上述第一方面的全部或部分方法的步骤，或者实现上述第二方面的全部或部分方法的步骤。本发明实施例提供的技术方案，具有如下优点：

1、本发明提供的透水路面中有效连通空隙的识别方法，包括如下步骤：获取透水路面样本的若干张横断面的ct扫描图像；对ct扫描图像进行二值化处理，生成透水路面样本的若干张空隙二值图；依次比较相邻两张空隙二值图中的空隙，将具有重合部分的空隙标记为相应的空隙二值图中的有效空隙，并删除未标记的空隙；将最后一张空隙二值图中的有效空隙作为透水路面的有效连通空隙。通过依次比较相邻两张对透水路面ct扫描后得到的ct扫描图像的空隙二值图，当相邻两张空隙二值图中的空隙具有重合部分时，具有重合部分的两空隙相连通，属于有效空隙，将其标记并保留，则当完成所有空隙二值图的比较时，最后一张空隙二值图中标记并保留的有效空隙即为该透水路面中对其渗水性能起着决定性作用的有效连通空隙，即该透水路面中有效连通空隙的识别方法能够将透水路面中的有效连通空隙和无效连通空隙区别开来，从而能够提高根据透水路面样本的空隙率对透水路面进行透水性评价时的评价准确性。

2.本发明提供的透水路面的空隙率计算方法，包括如下步骤：使用上述第一方面的全部或部分识别方法识别透水路面样本中的有效连通空隙；计算有效连通空隙的体积占透水路面样本的体积的比率，得到透水路面的空隙率。通过使用透水路面中有效连通空隙的识别方法识别透水路面样本中的有效连通空隙，并根据有效连通空隙的体积占透水路面样本的体积的比率计算得到透水路面样本的空隙率(该透水路面样本的空隙率即为透水路面的空隙率)，能够解决不区分透水路面样本的有效连通空隙和无效连通空隙，直接根据透水路面样本中空隙(包括有效连通空隙和无效连通空隙)的体积占透水路面样本的体积的比率得到的空隙率评价透水路面的透水性的准确性较低的问题。

附图说明

为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为实施例1提供的透水路面中有效连通空隙的识别方法的方法流程图；

图2为实施例1中空隙二值图的具体示例图；

图3为图1中步骤s30的具体方法流程图；

图4为实施例1中的有效空隙标记示意图；

图5为实施例2提供的透水路面的空隙率计算方法的方法流程图；

图6为实施例3提供的透水路面中有效连通空隙的识别装置的结构示意图；

图7为实施例5提供的路面透水性评价设备的硬件结构示意图。

具体实施方式

下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

实施例1

本实施例提供了一种透水路面中有效连通空隙的识别方法，如图1所示。需要说明的是，在附图的流程图示出的步骤可以在诸如一组计算机可执行指令的计算机系统中执行，并且，虽然在流程图中示出了逻辑顺序，但是在某些情况下，可以以不同于此处的顺序执行所示出或描述的步骤。该流程包括如下步骤：

步骤s10，获取透水路面样本的若干张横断面的ct扫描图像。在本实施例中，若干张横断面的ct扫描图像为对透水路面样本进行一次ct扫描产生的若干张切片图像。

步骤s20，对ct扫描图像进行二值化处理，生成透水路面样本的若干张空隙二值图。在本实施例中，空隙二值图中的空隙区域的灰度值为0，非空隙区域的灰度值为255，或者，空隙二值图中的空隙区域的灰度值为255，非空隙区域的灰度值为0。具体地，以空隙二值图中的空隙区域的灰度值为0，非空隙区域的灰度值为255为例，ct扫描图经过二值化处理后即会得到图2所示的空隙二值图，图2中的白色区域为空隙区域，黑色区域为非空隙区域。

步骤s30，依次比较相邻两张空隙二值图中的空隙，将具有重合部分的空隙标记为相应的空隙二值图中的有效空隙，并删除未标记的空隙。

在具体实施例中，如图3所示，步骤s30包括如下步骤：

步骤s31，读取第i张以及第i+1张空隙二值图。

步骤s32，比较第i张空隙二值图和第i+1张空隙二值图中的空隙。

步骤s33，如果第i张空隙二值图中的某一空隙与第i+1张空隙二值图中的某一空隙具有重合部分，则将第i张空隙二值图中的某一空隙标记为第i张空隙二值图中的有效空隙，将第i+1张空隙二值图中的某一空隙标记为第i+1张空隙二值图中的有效空隙。在本实施例中，如图4所示，假设空隙a为第i张空隙二值图中的一个空隙，空隙b为第i+1张空隙二值图中的一个空隙，并且空隙a和空隙b具有重合部分c，则将空隙a标记为第i张空隙二值图中的有效空隙，将空隙b标记为第i+1张空隙二值图中的有效空隙。

步骤s34，删除第i张空隙二值图以及第i+1张空隙二值图中未被标记的空隙。

步骤s35，判断第i+1张空隙二值是否为最后一张空隙二值图。在本实施例中，当第i+1张空隙二值为最后一张空隙二值图时，执行步骤s36；当第i+1张空隙二值不是最后一张空隙二值图时，执行步骤s37并重复执行步骤s31～步骤s35，直至第i+1张空隙二值图为最后一张空隙二值图。

步骤s36，结束进程。

步骤s37，将第i+1张空隙二值图作为第i张空隙二值图。

步骤s40，将最后一张空隙二值图中的有效空隙作为透水路面的有效连通空隙。

本实施例提供的透水路面中有效连通空隙的识别方法，通过依次比较相邻两张对透水路面ct扫描后得到的ct扫描图像的空隙二值图，当相邻两张空隙二值图中的空隙具有重合部分时，具有重合部分的两空隙相连通，属于有效空隙，将其标记并保留，则当完成所有空隙二值图的比较时，最后一张空隙二值图中标记并保留的有效空隙即为该透水路面中对其渗水性能起着决定性作用的有效连通空隙，即该透水路面中有效连通空隙的识别方法能够将透水路面中的有效连通空隙和无效连通空隙区别开来，从而能够提高根据透水路面样本的空隙率对透水路面进行透水性评价时的评价准确性。

在可选的实施例中，第i张空隙二值图是透水路面中位于第i+1张空隙二值图上方的横断面的ct扫描图像的二值化图；或者，第i张空隙二值图是透水路面中位于第i+1张空隙二值图下方的横断面的ct扫描图像的二值化图。即可以按照从透水路面样本的最上方向透水路面样本的最下方的方向，依次对相邻的空隙二值图进行比较，或者按照从透水路面样本的最下方向透水路面样本的最上方的方向，依次对相邻的空隙二值图进行比较。优选地，还可以先按照从透水路面样本的最上方向透水路面样本的最下方的方向，依次对相邻的空隙二值图进行比较，再按照从透水路面样本的最下方向透水路面样本的最上方的方向，依次对相邻的空隙二值图进行比较；或者，先按照从透水路面样本的最下方向透水路面样本的最上方的方向，依次对相邻的空隙二值图进行比较，再按照从透水路面样本的最上方向透水路面样本的最下方的方向，依次对相邻的空隙二值图进行比较，从而提高有效连通空隙的识别准确性。

实施例2

本实施例提供了一种透水路面的空隙率计算方法，如图5所示。需要说明的是，在附图的流程图示出的步骤可以在诸如一组计算机可执行指令的计算机系统中执行，并且，虽然在流程图中示出了逻辑顺序，但是在某些情况下，可以以不同于此处的顺序执行所示出或描述的步骤。该流程包括如下步骤：

步骤s100，使用上述实施例1的全部或部分识别方法识别透水路面样本中的有效连通空隙。

步骤s200，计算有效连通空隙的体积占透水路面样本的体积的比率，得到透水路面的空隙率。在本实施例中，可以使用mimics软件的虚拟测量功能测量有效连通空隙的体积和透水路面样本的体积，当然，也可以其他测量方式完成体积测量，在此不做限制。

本实施例提供的透水路面的空隙率计算方法，通过使用透水路面中有效连通空隙的识别方法识别透水路面样本中的有效连通空隙，并根据有效连通空隙的体积占透水路面样本的体积的比率计算得到透水路面样本的空隙率(该透水路面样本的空隙率即为透水路面的空隙率)，能够解决不区分透水路面样本的有效连通空隙和无效连通空隙，直接根据透水路面样本中空隙(包括有效连通空隙和无效连通空隙)的体积占透水路面样本的体积的比率得到的空隙率评价透水路面的透水性的准确性较低的问题。

实施例3

在本实施例中提供了一种透水路面中有效连通空隙的识别装置，该装置用于实现上述实施例1及其优选实施方式，已经进行过说明的不再赘述。如以下所使用的，术语“模块”可以实现预定功能的软件和/或硬件的组合。尽管以下实施例所描述的装置较佳地以软件来实现，但是硬件，或者软件和硬件的组合的实现也是可能并被构想的。

本实施例提供一种透水路面中有效连通空隙的识别装置，如图6所示，包括：图像获取模块10，图像处理模块20，空隙标记模块30和有效连通空隙识别模块40。

其中，图像获取模块10用于获取透水路面样本的若干张横断面的ct扫描图像；图像处理模块20用于对ct扫描图像进行二值化处理，生成透水路面样本的若干张空隙二值图；空隙标记模块30用于依次比较相邻两张空隙二值图中的空隙，将具有重合部分的空隙标记为相应的空隙二值图中的有效空隙，并删除未标记的空隙；有效连通空隙识别模块40用于将最后一张空隙二值图中的有效空隙作为透水路面的有效连通空隙。

在本实施例中，空隙二值图中的空隙区域的灰度值为0，非空隙区域的灰度值为255，或者，空隙二值图中的空隙区域的灰度值为255，非空隙区域的灰度值为0。

在可选的实施例中，空隙标记模块30包括：图像读取单元，空隙标记单元，空隙标记单元，空隙删除单元，判断单元，进程结束单元和赋值单元。

其中，图像读取单元用于读取第i张以及第i+1张空隙二值图；空隙比较单元用于比较第i张空隙二值图和第i+1张空隙二值图中的空隙；空隙标记单元用于如果第i张空隙二值图中的某一空隙与第i+1张空隙二值图中的某一空隙具有重合部分，则将第i张空隙二值图中的某一空隙标记为第i张空隙二值图中的有效空隙，将第i+1张空隙二值图中的某一空隙标记为第i+1张空隙二值图中的有效空隙；空隙删除单元用于删除第i张空隙二值图以及第i+1张空隙二值图中未被标记的空隙；判断单元用于判断第i+1张空隙二值图是否为最后一张空隙二值图；进程结束单元用于结束进程；赋值单元用于将第i+1张空隙二值图作为第i张空隙二值图并继续进行空隙比较，直至第i+1张空隙二值图为最后一张空隙二值图。

在本实施例中，第i张空隙二值图是透水路面中位于第i+1张空隙二值图上方的横断面的ct扫描图像的二值化图；或者，第i张空隙二值图是透水路面中位于第i+1张空隙二值图下方的横断面的ct扫描图像的二值化图。

实施例4

在本实施例中提供了一种透水路面的空隙率计算装置，该装置用于实现上述实施例2及其优选实施方式，已经进行过说明的不再赘述。如以下所使用的，术语“模块”可以实现预定功能的软件和/或硬件的组合。尽管以下实施例所描述的装置较佳地以软件来实现，但是硬件，或者软件和硬件的组合的实现也是可能并被构想的。

本实施例提供一种透水路面的空隙率计算装置，包括：有效连通空隙识别模块和空隙率计算模块。其中，有效连通空隙识别模块用于使用上述实施例1的全部或部分识别方法识别透水路面样本中的有效连通空隙；空隙率计算模块用于计算有效连通空隙的体积占透水路面样本的体积的比率，得到透水路面的空隙率。

实施例5

本发明实施例提供了一种路面透水性评价设备，如图7所示，该路面透水性评价设备可以包括：至少一个处理器701，例如cpu(centralprocessingunit，中央处理器)，至少一个通信接口703，存储器704，至少一个通信总线702。其中，通信总线702用于实现这些组件之间的连接通信。其中，通信接口703可以包括显示屏(display)、键盘(keyboard)，可选通信接口703还可以包括标准的有线接口、无线接口。存储器704可以是高速ram存储器(randomaccessmemory，易挥发性随机存取存储器)，也可以是非不稳定的存储器(non-volatilememory)，例如至少一个磁盘存储器。存储器704可选的还可以是至少一个位于远离前述处理器701的存储装置。其中存储器704中存储应用程序，且处理器701调用存储器704中存储的程序代码，以用于执行实施例1或实施例2中的任一方法步骤，即用于执行以下操作：

获取透水路面样本的若干张横断面的ct扫描图像；对ct扫描图像进行二值化处理，生成透水路面样本的若干张空隙二值图；依次比较相邻两张空隙二值图中的空隙，将具有重合部分的空隙标记为相应的空隙二值图中的有效空隙，并删除未标记的空隙；将最后一张空隙二值图中的有效空隙作为透水路面的有效连通空隙。

本发明实施例中，处理器701调用存储器704中的程序代码，还用于执行以下操作：读取第i张以及第i+1张空隙二值图；比较第i张空隙二值图和第i+1张空隙二值图中的空隙；如果第i张空隙二值图中的某一空隙与第i+1张空隙二值图中的某一空隙具有重合部分，则将第i张空隙二值图中的某一空隙标记为第i张空隙二值图中的有效空隙，将第i+1张空隙二值图中的某一空隙标记为第i+1张空隙二值图中的有效空隙；删除第i张空隙二值图以及第i+1张空隙二值图中未被标记的空隙；判断第i+1张空隙二值图是否为最后一张空隙二值图；当第i+1张空隙二值图为最后一张空隙二值图时，结束进程；当第i+1张空隙二值图不是最后一张空隙二值图时，将第i+1张空隙二值图作为第i张空隙二值图并继续进行空隙比较，直至第i+1张空隙二值图为最后一张空隙二值图。

本发明实施例中，处理器701调用存储器704中的程序代码，还用于执行以下操作：使用实施例1的全部或部分识别方法识别透水路面样本中的有效连通空隙；计算有效连通空隙的体积占透水路面样本的体积的比率，得到透水路面的空隙率。

其中，通信总线702可以是外设部件互连标准(peripheralcomponentinterconnect，简称pci)总线或扩展工业标准结构(extendedindustrystandardarchitecture，简称eisa)总线等。通信总线702可以分为地址总线、数据总线、控制总线等。为便于表示，图7中仅用一条线表示，但并不表示仅有一根总线或一种类型的总线。

其中，存储器704可以包括易失性存储器(英文：volatilememory)，例如随机存取存储器(英文：random-accessmemory，缩写：ram)；存储器也可以包括非易失性存储器(英文：non-volatilememory)，例如快闪存储器(英文：flashmemory)，硬盘(英文：harddiskdrive，缩写：hdd)或固态硬盘(英文：solid-statedrive，缩写：ssd)；存储器704还可以包括上述种类的存储器的组合。

其中，处理器701可以是中央处理器(英文：centralprocessingunit，缩写：cpu)，网络处理器(英文：networkprocessor，缩写：np)或者cpu和np的组合。

其中，处理器701还可以进一步包括硬件芯片。上述硬件芯片可以是专用集成电路(英文：application-specificintegratedcircuit，缩写：asic)，可编程逻辑器件(英文：programmablelogicdevice，缩写：pld)或其组合。上述pld可以是复杂可编程逻辑器件(英文：complexprogrammablelogicdevice，缩写：cpld)，现场可编程逻辑门阵列(英文：field-programmablegatearray，缩写：fpga)，通用阵列逻辑(英文：genericarraylogic,缩写：gal)或其任意组合。

实施例6

本发明实施例还提供了一种非暂态计算机存储介质，所述计算机存储介质存储有计算机可执行指令，该计算机可执行指令可执行实施例1或实施例2的任一方法步骤。其中，所述存储介质可为磁碟、光盘、只读存储记忆体(read-onlymemory，rom)、随机存储记忆体(randomaccessmemory，ram)、快闪存储器(flashmemory)、硬盘(harddiskdrive，缩写：hdd)或固态硬盘(solid-statedrive，ssd)等；所述存储介质还可以包括上述种类的存储器的组合。

显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明创造的保护范围之中。