基于数字图像技术的粗集料形状特征分析

刘 可
（ 广西交 通投 资集 团有 限公 司 ， 南宁 ５０２ ） ３０ ８
摘要 ： 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
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２１ ０ １年第 ４期
广 东公路 交通
总第 １８期 １
获取集料的投影图像 ， 并应用 图像分析技术来测
定粗 集 料 颗 粒 的形 状 特 征 。在 集 料 颗 粒 的 三 维
２ 投 影 图像 法与手工 法结果 比较
为 比较 投 影 图像 法 评 价 集 料 颗 粒 形 状 的效 果 ， 室 内用 数 字 夹 钳 与 投 影 图像 法 同 时 对 一 在 组 粗 集 料 碎 石 试 样 的 三 维 尺 寸 信 息 进 行 了 测
尺寸信息 中， 最长尺寸 即长度或长轴 （ 、 ｄ ） 中间
尺 寸 即宽 度或 正 交 轴 （ 、 短 尺 寸 即厚 度 或 短 ｄ ）最 轴 （ ｓ 是集 料形 状 特 征 的基 本 要 素 ， 图 １ ｄ） 如 。无 论是 手 工 检测 还 是 图像 分 析 ， 乎 所 有 的关 于 颗 几 粒形 状 的参 数 均 是 基 于 长 轴 、 轴 与 正 交 轴 ， 短 各
和量化形状的图像指标与方法 ， 并建立集料 的形
状 特 性 与沥 青 混合 料 室 内性 能 的相关 性 。
１ 获取 集料 的形状 参数
关 于集 料 颗 粒 形 状 参 数 的 获 取 ， 内外 主 要 国
有两种方式 ， 第一种方 式为使用 卡尺或数字夹钳
等 工具 按 某 一 标 准 来 判 断 长 条 形 或 扁 平 形 颗 粒 的 比例 。我 国 基 本 上 采 用 天 然 石 经 轧 制 而 成 的 多 断 面破 碎 集料 颗 粒 ， 椭 球 体 或 长 方 体 的细 长 呈 扁 平 颗粒 通 常 较 多 ， 此 ， 关 技 术 规 范 采 用 针 为 相
中图分类号 ： ４４ １ １ ３
文献标识码 ： Ａ
Ｏ 引 言
道路界 已认 识 到沥青 混 合料 的力 学反 应实
际上 就是 聚集 的颗 粒 材 料 在 有 缺 陷 连 续 相 粘 弹 性 介 质 中 的流 动 问题 ， 析 沥 青 混 合 料 的力 学 反 分 应 很 大 程 度 上 取 决 于 集 料 形 态 的 研 究 。尽 管 集 料 形 态对 沥 青 混 合 料 稳 定 性 的 重 要 影 响 已 得 到
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总第 １８期 １
文章编 号 ：６ １ ６ ９ ２ １ ）４— ０ １ ０ １ ７ —７ １ （ ０ １ ０ ０ ０ — ６
基 于 数 字 图 像 技 术 的 粗 集 料 状 征 分 析 形 特
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 。已有几
个 研 究 工 作 应 用 图像 技 术 来 量 化 集 料 形 态 特 性 并 将 其 和混 合 料 的 性 能 联 系起 来 ， 些研 究 一 直 有
着重于开 发描 述集 料形 状特 性 的程序Ｅ ６。借 ２］ － 助于现代 图像分析系统 ， 可立刻 获取每一幅图像
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 ， 也对碎石 的加工工艺对石料 的形状 的影 响以及集 料的形状特性与 沥青混合料室 内性能的相关性进行 了分析 。
关 键 词 ： 数 字 图像 技 术 ；粗 集 料 ；形 状 ；分 析
性 的影 响 已在 很 多 文 献 中得 到 了定 性 的 描 述 ， 同
时， 碎石 的加 工 工 艺 也 会 对 石 料 的形 状 产 生 很 大
片状颗粒含量 指标来 要求 粗集料 加工质量 。当
前 的 Ｓ ｐｒａｅ Ｍ 系 统 也 通 过 粗 集 料 的 相 对 尺 ｕｅｐｖＴ 度， 即扁 平 颗 粒 含 量 （ Ｓ Ｍ Ｄ ７ １ 实 验 来 描 Ａ Ｔ ４９ ） 述 集 料形 状 ， 中扁 平 颗 粒 的 检 测 又 通 常是 通 过 其
工程技术人员公认… ， 但沥青 混合 料 中矿质集料
的形态 以及 聚 集 颗 粒 间接 触 的 随 机 性 和 复 杂 性
一
的每一个单独集料颗粒 的信息 （ 如面积 、 长度 、 直 径等） 从而使 数字 图像分 析成为评价 集料几何 ，
形 状 的 优 秀 工 具 。本 文 意 在 找 出 最 有 效 的 评 价
性、 表面纹理等 三个方 面 ， 形状 为第一 个需要 量 化的特 征 ， 反映 了其 完 整 的形状 变化 。众 所 周
知 ， 照沥青 混合 料 级 配填 充 理 论 ， 粒 被假 设 为 按 颗
圆形球体 ， 而实际上集料颗粒是一些不规则石子 ， 实际与假设之间存在较大差异 。关于集料颗粒形 状对沥青混合料稳定性 、 积特性 、 体 施工中的工作
直没 有得 到 很 好 解 决 ， 量 评 价 集 料形 态 的 手 定
段 也并 不完 善 ， 而是 仅用 一 些 定 性 的 ， 比如 圆 的 、 钝角的、 方体 、 长、 平形 等词来 描述 颗粒 。 立 细 扁 集 料颗 粒 的几 何 不 规 则 形 态 非 常 复 杂 ， 能 用 任 不 何 单一 的检 测 试 验 完 整 地 获 取 集 料 颗 粒 的形 态 特 征 。集 料颗 粒 的形 态 特 征 通 常 包 括 形 状 、 角 棱
影响。也就是说 ， 如何科学 地评价集料 颗粒 的这 种差异也是提高路面沥青混合料质量的关键。 近些年， 数字 图像技术 的进步 与相关 软件 的
卡尺或数 字夹钳 等工具 来检 测一定 长宽 比的石
料 的 比例 。
另一种方式 为图像分析 法 ， 即通过照相设备
作者简介 ： 可 （９ ７ ８一 ） 男 ， 刘 １６ ． ， 湖南 益 阳人 ， 高级工程师 ， 道路与桥梁工程专业 。