基于数字图像技术的粗集料形状特征分析

集料颗粒形状对沥青混合料稳定性、体积特性、施工中的工作性的影响已在得到工程技术人员公认,如何科学地评价和量化集料颗粒的形状特征也是提高路面沥青混合料质量的关键。数字图像技术的进步与相关软件的发展,为基于单个集料的直接检测与集料形态的自动化分析与计算机描述提供了手段。采用多种图像指标与方法对集料的形状特征进行了评价和量化...     

基于成像技术的集料棱角性与纹理研究

细集料形态特征对沥青混合料性能有着重要的影响,因此有必要对其特征参数进行详细的研究,笔者利用数字图像技术,介绍了几种常用的集料形状分析方法;通过对23种细集料类型的形状特征进行分析,表明数字图像技术可以快速、准确地对集料的特征参数进行评价,并且有利于分析集料对沥青路面使用性能的影响。     

沥青混合料非均质多层次形态特征虚拟试件的三维随机重构

为真实反映沥青混合料内部非均质(粗集料、砂浆和空隙)多层次(矿料级配)结构特性,基于离散元方法,提出了模拟沥青混合料三维细观结构的随机生成算法。采用三维离散元程序(PFC3D)内球形单元相互重叠构成不规则形状的单个集料颗粒;结合区域内多个集料的随机投放技术,建立了可考虑集料不规则形状、级配特征、集料体积含量以及空隙分布的沥青混合料三维离散元虚拟试件。研究结果表明,该算法及程序操作简便,切实可行,为沥青混合料或其他矿物质混合料空间结构重构提供了一种新途径,有效缓解制备试件样本对试验室条件以及人力物力的依赖。     

沥青混合料二维数字重构技术及离散元模型

沥青混合料由沥青结合料、集料和空隙构成,在离散元模型中的数字重构包括沥青结合料的重构、集料的重构和混合料的重构。以二维圆形颗粒对不同组分指定相应的接触特性,以反映各组分的力学机理,从微观角度给出了沥青混合料的结合特性,并利用离散元方法生成3种具有代表性空隙率的沥青混合料微观模型,以颗粒间的接触力矢量反映不同沥青混合料的骨架变化。     

图像处理方法在粗集料形态评价中的应用研究进展

粗集料是沥青混合料的主要成分之一,我国每年公路建设需要消耗几十亿吨的粗集料。粗集料形状、棱角和纹理对沥青混合料高温稳定性、水稳定性和抗疲劳性能具有显著影响。准确评价粗集料的形态特征对于粗集料的质量控制和沥青混合料设计具有重要意义。图像处理方法是研究粗集料形状、棱角和纹理特征的有效手段。系统总结了二维图像处理方法(基于图像尺寸和半径的方法、腐蚀-膨胀法、分形维数法、梯度法和多边形拟合法、霍夫变换法、傅里叶变换法、小波变换法)和三维图像处理方法(球谐变换法、傅里叶变换法、小波变换法、腐蚀-膨胀法)在粗集料形态评价中的应用和取得的研究成果,并针对不同方法的局限性进行了评述。针对二维图像方法的固有缺陷,提出了今后的研究重点是基于粗集料的三维点云数据使用三维图像处理方法构建粗集料形状、棱角和纹理评价指标。最后结合作者现行的研究,介绍了使用激光三维扫描技术采集粗集料三维图像的步骤,并探讨了利用三维点云数据计算粗集料三维尺寸、处理粗集料棱角和平滑粗集料纹理的方法。     

路用集料三维形貌的定量表征方法研究

为定量分析路用集料颗粒的轮廓形状、棱角特征及纹理表面起伏特征,应用非接触式近景白光扫描仪,获取了集料表面的特征点阵,建立了颗粒的实体模型。采用6个相互独立的特征参数分别表征集料颗粒在不同层次的三维形貌特征,给出了基于集料扫描点云数据的特征参数计算与分析方法。定量评价了4种岩性路用集料的三维形貌特征,同时开展了集料的磨光试验,探讨了三维粗糙度指标的适用性。试验结果表明:球度指标可以表征集料形状的紧凑程度,形状因子指标可以区分颗粒形状的针片属性,椭球度指标可以分析集料整体的尖锐棱角特征;表面最大曲率可用于识别颗粒的局部棱角特征,二维粗糙度指标可用于描述集料表面轮廓曲线起伏程度的各向异性特征,三维粗糙度指标适用于评价集料轮廓面纹理在细观层次上的凹凸起伏幅度;在本研究试验条件下,当集料的球度值大于0.76、形状因子值在0.80～1.20范围内、椭球度值介于0.71～0.88间时,颗粒的形状与棱角性符合路用要求,有利于在沥青混凝土中形成相互嵌挤的集料骨架结构;当集料的三维粗糙度系数大于11.0时,颗粒的表面纹理较为粗糙,有利于沥青与集料在接触面上起到良好的物理吸附作用。     

抗滑集料颗粒形状及表面纹理特性分析

为研究不同抗滑集料的颗粒形状及表面纹理特征,以玄武岩集料、金刚砂、黑刚玉材料为研究对象,采用Matlab软件计算了3种抗滑集料的圆度值,并对3种抗滑集料的颗粒形状进行了评价;采用SEM扫描电镜试验获取了玄武岩集料、金刚砂、黑刚玉材料的表面图像,并利用FractalFox软件对图像进行了二值化处理,计算了3种集料表面纹理的分形维数,并基于此对3种抗滑集料的表面纹理特征进行了分析。研究结果表明:黑刚玉具有最高的圆度值,即最接近于球状,有利于在车辆荷载碾压下保持稳定;金刚砂表面纹理的分形维数最高、玄武岩集料次之,黑刚玉最低,表明金刚砂和玄武岩集料具有更为发育的表面纹理,有利于与胶结材料间发生黏附。     

间接拉伸虚拟试验模式下沥青混合料的应力分布

为了更准确地评价间接拉伸模式下沥青混合料的二维应力分布状态,利用X-ray CT扫描沥青混合料试件,获取混合料内部真实三维细观结构(集料、砂胶和空隙),根据三维重构理论和重构算法,建立沥青混合料三维虚拟试样.在此基础上,对沥青混合料虚拟试样进行低温、快速加载条件下的间接拉伸虚拟试验仿真.结果表明:不同于以往基于弹性理论解的二维应力均匀分布结论,混合料试件水平轴向和竖直轴向上的应力都不再均匀对称分布,最大应力也不再出现在试件中心处.间接拉伸虚拟试验方法克服了以往忽略混合料内部细观结构的缺陷,可以更为真实地模拟试件受荷作用下的力学状态.研究方法是对计算机数字化设计沥青混合料目标的有益探索.     

粗集料形状特征对沥青混合料抗剪性能的影响

矿质集料的形状特征对沥青混合料的性能具有极为明显的影响,但目前关于这方面的研究极少。采用编制的图像处理程序,获取了五组颗粒形状特征不同的粗集料其形状参数,运用单轴贯入试验分析了粗集料形状参数对混合料抗剪强度的影响。结果表明,粗集料各种形状特征参数对混合料抗剪强度都有不同程度的影响,且扁平系数对抗剪强度的影响最大,必须控制粗集料中扁平颗粒的含量。     

粗集料形态特征研究与应用

集料形状、棱角与纹理等形态特征对沥青混合料路用性能有着重要影响.简要介绍了国际上相关的测试手段与方法.同时,基于数字图像处理技术.自行研制了粗集料形态特征研究系统(MASCA),对粗集料的形态特征进行探索研究.利用M.ASCA系统对4.75 mm的玄武岩颗粒轴向系数的变异性进行研究.研究表明:该档集料颗粒的轴向系数较小,针状性较弱,具有较好的形状特征.     

路用粗集料的三维形态表征及加工工艺影响分析

为定量分析路用粗集料的形状特征，采用高精度三维扫描仪获取集料表面的特征点阵，建立粗集料颗粒的实体模型；对集料二维与三维形态指标进行分析，探讨各指标的适用性；分析不同加工工艺对集料形态的影响。结果表明：不同视角下的集料轮廓周长和投影面积的差异较大，与集料扁平率指标密切相关，集料越接近针片状，二维轮廓的代表性越差；球度指标能够较好地表征集料三维粒型，集料越接近立方体状态，其球度值越大；椭球度指标可以较好地表征集料的棱角特性，棱角性越差，相应的椭球度值越大；反击破碎加工的集料球度偏低，棱角性较好；整形破碎加工的集料球度最优，但棱角性偏低；结合实际的需求，可以选择不同加工工艺组合掺配的形式，获得粒型与棱角性较均衡的集料成品。     

基于X-ray CT和离散元法级配离析对沥青混合料骨架结构力学性能的影响

为从细观角度探究分析级配离析对沥青混合料骨架结构力学性能的影响,基于X-ray CT断层图像扫描技术和离散元法建立三维混合料骨架模型,对不同级配离析情况下的混合料骨架内部受力情况、抵抗荷载性能、应力传递性能等方面进行了对比和研究。结果表明:提出了利用X-ray CT断层图像扫描技术构建更接近于真实形态的集料颗粒模型的方法;骨架结构中较粗集料承受了主要的外力荷载作用;以典型的SMA-16级配为例,4.75~9.5 mm档集料是构成该级配集料骨架的关键粒径;骨架结构中细集料的增多有助于提高骨架的抗压强度,发生粗集料离析时,抗压强度将随着离析程度的加剧而显著地降低;不同的级配离析状态对混合料骨架结构的竖向与横向应力传递性能产生不同影响,其中细集料离析对应力传递性能的影响更大。     

基于三维重建与Unet神经网络的隧道掌子面围岩快速分级技术

围岩等级是确定和调整隧道施工方案的重要依据,为减少由于施工实际围岩等级与地勘不符造成的经济损失、安全事故等问题,可对传统围岩分级方法进行改进。依托云南文麻高速大法郎隧道,采用三维重建、图像拼接、Unet神经网络等技术,结合围岩单轴抗压强度等特性,实现基于岩体完整性和强度特征的掌子面围岩结构面特征识别和围岩级别快速评价。先采用数码相机对隧道掌子面及周边硐壁进行图像信息采集,建立完整的三维模型,后通过投影和图像拼接得到掌子面高清拼接图像; 基于Unet神经网络对掌子面图像进行节理迹线自动识别,对节理评价指标计算后得到隧道掌子面完整性信息; 最后结合其他围岩特征信息,基于BQ分级方法进行掌子面围岩分级。研究结果表明： 该围岩分级方法可获得清晰的掌子面图像,在依托工程现场较原始设计分级更符合现场实际情况,具有良好的应用性。     

再生骨料残余砂浆覆盖率测试及其对混凝土渗透性的影响

为了实现盐侵蚀环境下再生骨料的评价与优选，提升再生混凝土渗透性研究水平，提出基于图像分析原理的再生骨料残余砂浆测试方法，该方法通过图像识别技术手段定位并识别再生骨料表面的残余砂浆，定量分析残余砂浆在再生骨料表面的二维覆盖率，结合二维图像三维重构方法获取再生骨料表面残余砂浆的真实覆盖率。采用不同残余砂浆覆盖率的再生骨料制备再生混凝土，通过电通量法研究残余砂浆覆盖率对再生混凝土抗渗性的影响。试验结果表明：采用图像分析方法测试的3种粒径再生骨料残余砂浆覆盖率符合正态分布，证明图像分析覆盖率数据可靠；当再生骨料粒径为5~10，10~20 mm和20~30 mm时，残余砂浆覆盖率的最小样本数量为46，31和50，变异系数比的波动范围为1±5%。多实验室重复试验结果表明，该方法具有较好的重复性和再现性。再生混凝土电通量试验结果表明，再生骨料残余砂浆覆盖率越大，其制备的再生混凝土电通量值越高；再生骨料附着的残余砂浆增加了再生混凝土新砂浆-残余砂浆界面过渡区的数量；残余砂浆覆盖率越高，新砂浆-旧砂浆界面过渡区在再生混凝土中所占比例越大，氯离子更易传输到再生混凝土内部；与残余砂浆附着率相比，残余砂浆覆盖率与再生混凝土抗氯离子渗透性具有更高的关联度。     

基于格子方差法的路面混合料均匀性评价研究

路面混合料的均匀性影响路面的路用性能和使用寿命。基于图像处理技术和 Python 程序语言,结合格子方差法提出颗粒分布离散系数作为均匀性评价指标。采用 CT扫描仪获取不同离析程度的集料截面图像,通过图像处理将集料按不同粒径范围分组,计算每档集料的离散系数,加权平均得出总离散系数;并将此评价指标应用于实际工程中。研究结果表明,用格子方差法计算得出的离散系数作为均匀性评价指标,能够定量地评价路面混合料的均匀性。通过试验研究给出路面混合料离析程度分类的建议值,为路面混合料的现场快速检测提供判定依据。     

密级配沥青混合料均匀性评价

为了克服传统沥青混合料均匀性评价准确度低和耗时长的不足,采用数字图像技术定量评价不同类型的密级配沥青混合料均匀性。提出相邻粗集料区域面积比相对平均差作为评价指标来分析评价SMA-13和AC-13C两种类型混合料的均匀性。结果表明：SMA-13比AC-13C的相邻粗集料区域面积比相对平均差降低了33.1%,SMA-13的均匀性显著好于AC-13C。集料粒径的不同对混合料均匀性有较大影响,各档粗集料的均匀性随粒径增长呈二次抛物线分布规律,4.5~9.5mm档位集料的均匀性最好,＞13.2mm档位集料均匀性最差。混合料的局部与整体均匀性存在较好的对比效果。     

汽车用摄像头系统图像质量评价体系综述

文章阐述了进行汽车用摄像头系统图像质量评价的必要性和意义,介绍了现有汽车用摄像头系统图像质量评价的国内评价体系与UN-R46/ISO 16505评价体系,指出了两体系间的异同点与优缺点,并提出了建立基于新时代下汽车用摄像头系统产品特性的图像评价体系的展望与建议。     

基于图像自动匀光的路面裂缝图像分析方法

基于视频图像检测裂缝是当前路面病害检测的主要手段。为解决路面裂缝检测系统在不同光照条件下裂缝识别可靠性问题,研究了一种基于图像自动匀光的路面裂缝图像分析方法。首先对基于面阵CCD相机图像裂缝检测存在的问题进行分析,提出采用图像自动匀光技术解决不同光照条件下图像一致性输入问题;其次,设计了一种基于自动电子印相机原理的路面图像快速匀光算法,提出了一种实用的路面裂缝图像处理策略并设计了路面裂缝图像处理流程;最后,对一组由面阵CCD相机获取的路面图像按照该方法进行路面裂缝检测试验,验证了基于图像自动匀光的路面裂缝图像分析技术的合理性和实用性。     

高速公路场景图像的二值化及交通标志定位检测方法

采用CCD摄像机采集高速公路场景图像，并通过图像颜色空间变换，将图像的RGB量值转换为色度-饱和度-亮度（HSV）量值。采用基于阈值的方法对场景图像中颜色饱和度分量进行二值化分割处理；利用场景二值化图像形状特征（周长、形状参数、圆形性参数）去除非目标区域，并通过搜索场景二值化图像方向投影值序列的突变点实现标志准确定位。采用HSV颜色模型中的亮度分量和最佳阈值法对场景图像中标志区域进行二值化处理。结果表明，应用上述方法能取得良好的效果。