同步碎石封层碎石撒布量和沥青洒布量检测方法及系统技术方案

本发明专利技术涉及一种同步碎石封层碎石撒布量和沥青洒布量检测方法及系统。该方法包括：获取待测工点的碎石封层表面图像；对碎石封层表面图像进行边缘检测，得到碎石颗粒的分布信息；确定待测工点处碎石的撒布参数；对碎石封层表面图像进行灰度转换，得到碎石封层表面灰度分布信息；基于朗伯体光照反射模型，根据碎石封层表面灰度分布信息，确定碎石颗粒的空间体积；根据待测工点的碎石表观密度，结合碎石颗粒的空间体积，确定待测工点处碎石封层中碎石的撒布量；根据待测工点处碎石和沥青的总用量，确定待测工点处碎石封层中沥青的洒布量。本发明专利技术可以实现对同步碎石封层的碎石撒布量和沥青洒布量进行检测，并提高检测精确度。

【技术实现步骤摘要】
同步碎石封层碎石撒布量和沥青洒布量检测方法及系统
本专利技术涉及同步碎石封层检测领域，特别是涉及一种同步碎石封层碎石撒布量和沥青洒布量检测方法及系统。
技术介绍
同步碎石封层是利用专用设备将改性热沥青粘结材料及具有一定规格的碎石材料，同步洒布在路面上，并通过适当碾压后，形成的单层沥青碎石功能层。理想状态下，同步碎石封层的碎石颗粒应互不接触，以保证高温的沥青混合料可以嵌入到同步碎石封层表面的这些碎石颗粒的间隙中，在高温下封层中的改性沥青发生软化，并在胶轮碾压下向上流动，与沥青混合料的热沥青融合，并充分包裹封层碎石，封层碎石具有“锚定”功能，融合后的改性沥青具有“锚索”功能，从而使碎石封层与沥青结构层形成整体。同步碎石封层在沥青结构层与水稳结构层之间起着粘结功能层、刚柔过渡层、防水层及应力吸收层的作用。同步碎石封层的施工质量影响路面整体受力及沥青面层的抗剪性能。同步碎石封层施工的主要控制指标包括热沥青用量、碎石用量及碎石覆盖率。对于材料用量的检测，透层、粘层施工中通常在工作面上放置或固定已知质量和面积的托盘或土工布，待乳化沥青洒布完后，通过称量托盘或土工布的质量增量，计算单位面积上乳化沥青的洒布量。传统的托盘和土工布法不适用于同步碎石封层碎石和沥青用量的检测，原因是碎石将同步撒布在热沥青上，无法分别称量碎石和沥青的质量。目前工程上还存在另外一种检测方法：根据沥青、碎石的使用总量及施工面积核算碎石和沥青用量，该方法存在局限性：①无法考虑重叠或遗漏施工的面积，核算用量存在较大偏差；②核算用量反映整体路段封层碎石和沥青的平均用量，无法反映局部路段的施工质量；③总量数据往往仅被承包人实际掌握，数据来源存在不可靠性。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种同步碎石封层碎石撒布量和沥青洒布量检测方法及系统，以实现对同步碎石封层的碎石撒布量和沥青洒布量进行检测，并提高检测精确度。为实现上述目的，本专利技术提供了如下方案：一种同步碎石封层碎石撒布量和沥青洒布量检测方法，包括：获取待测工点的碎石封层表面图像；所述碎石封层表面图像为同步碎石封层施工完成后且未采用胶轮碾压时采集的图像；对所述碎石封层表面图像进行边缘检测，得到碎石颗粒的分布信息；根据所述碎石颗粒的分布信息，确定所述待测工点处碎石的撒布参数；所述碎石的撒布参数包括：碎石颗粒的等效直径、碎石颗粒的最大主轴、碎石颗粒的最短主轴、碎石颗粒针片状比例、碎石覆盖率、不同尺寸范围内碎石颗粒的比例；对所述碎石封层表面图像进行灰度转换，得到碎石封层表面灰度分布信息；基于朗伯体光照反射模型，根据所述碎石封层表面灰度分布信息，确定碎石颗粒的空间体积；根据所述待测工点的碎石表观密度，结合所述碎石颗粒的空间体积，确定所述待测工点处碎石封层中碎石的撒布量；根据所述待测工点处碎石和沥青的总用量，结合所述待测工点处碎石封层中碎石的用量，确定所述待测工点处碎石封层中沥青的洒布量。可选的，所述获取待测工点的碎石封层表面图像，具体包括：在同步碎石封层施工完成后且未采用胶轮碾压时，采用移动图像采集终端设备对所述待测工点的碎石封层进行二维数字图像采集；所述移动图像采集终端设备的采集参数为：镜头距离碎石封层表面的高度为60厘米，采集模式为1倍聚焦模式，采集时间为15点-17点，采样频率为9样/1m2和10cm2/样。可选的，所述对所述碎石封层表面图像进行边缘检测，得到碎石颗粒的分布信息，具体包括：计算所述碎石封层表面图像的直方图；以所述直方图的像素均值为阈值，对所述直方图进行二值化，得到二值化图像；所述直方图的像素均值为所述直方图的双峰峰顶处对应的像素值取平均得到的均值；对所述二值化图像进行均值滤波，得到滤波图像；采用sobel算子对所述滤波图像进行边缘检测，得到边缘矩阵；所述边缘矩阵表示每个碎石颗粒的轮廓信息。可选的，所述根据所述碎石颗粒的分布信息，确定所述待测工点处碎石的撒布参数，具体包括：对于第j个碎石颗粒，根据第j个碎石颗粒轮廓的每个顶点坐标，利用公式计算图像中所述第j个碎石颗粒的面积；其中，A为第j个碎石颗粒的面积，N为第j个碎石颗粒的顶点个数，xi为第j个碎石颗粒第i个顶点的横坐标，yi为第j个碎石颗粒第i个顶点的纵坐标，xi+1为第j个碎石颗粒第i+1个顶点的横坐标，yi+1为第j个碎石颗粒第i+1个顶点的纵坐标；根据所述第j个碎石颗粒的面积，利用公式计算所述第j个碎石颗粒的等效直径；其中，d为所述第j个碎石颗粒的等效直径；计算所述第j个碎石颗粒轮廓的任意两个顶点坐标之间的距离，将长度最大的主轴确定为所述第j个碎石颗粒的最大主轴，将长度最小的主轴确定为所述第j个碎石颗粒的最短主轴；计算针片状碎石颗粒的数量与全部碎石颗粒数量的比值，得到碎石颗粒针片状比例；所述针片状碎石颗粒为最大主轴与最短主轴之比大于3的碎石颗粒；利用公式计算所述待测工点处的碎石覆盖率；其中，S为所述待测工点处的碎石覆盖率，Areastone为所述待测工点处碎石封层表面图像中所有碎石颗粒的面积之和，Areaimage为所述待测工点处碎石封层表面图像的面积；利用公式计算不同尺寸范围内碎石颗粒的比例；其中，Rdu-dv为等效直径在[u,v]范围内的碎石颗粒的比例，Cdu-dv为等效直径在[u,v]范围内的碎石颗粒的数量，Cimage为所述待测工点处碎石封层中所有碎石颗粒的数量。可选的，所述基于朗伯体光照反射模型，根据所述碎石封层表面灰度分布信息，确定碎石颗粒的空间体积，具体包括：基于朗伯体光照反射模型，确定所述碎石颗粒的三维曲面函数；所述三维曲面函数的函数值为碎石颗粒的高度；根据所述碎石颗粒的三维曲面函数，利用公式V＝∫∫[F(x,y)-Fmin]dxdy确定碎石颗粒的空间体积；其中，V为碎石颗粒的空间体积；F(x,y)为碎石颗粒的三维曲面函数，表示碎石颗粒的高度；Fmin为所述三维曲面函数的最小值；x表示碎石颗粒的横坐标，y表示碎石颗粒的纵坐标。可选的，所述根据所述待测工点处碎石和沥青的总用量，结合所述待测工点处碎石封层中碎石的用量，确定所述待测工点处碎石封层中沥青的洒布量，具体包括：根据托盘法和土工布法检测得到所述待测工点处碎石和沥青的总用量；将所述待测工点处碎石和沥青的总用量与所述待测工点处碎石封层中碎石的用量做差，得到所述待测工点处碎石封层中沥青的洒布量。本专利技术还提供一种同步碎石封层碎石撒布量和沥青洒布量检测系统，包括：碎石封层表面图像获取模块，用于获取待测工点的碎石封层表面图像；所述碎石封层表面图像为同步碎石封层施工完成后且未采用胶轮碾压时采集的图像；边缘检测模块，用于对所述碎石封层表面图像进行边缘检测，得到碎石颗粒的分布信息；碎石撒布参数确定模块，用于根据所述碎石颗粒的分布信息，确定所述待测工点处碎石的撒布参数；所述碎石的撒布参数包括：碎石颗粒的等效直径、碎石颗粒的最大主轴、碎石颗本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种同步碎石封层碎石撒布量和沥青洒布量检测方法，其特征在于，包括：/n获取待测工点的碎石封层表面图像；所述碎石封层表面图像为同步碎石封层施工完成后且未采用胶轮碾压时采集的图像；/n对所述碎石封层表面图像进行边缘检测，得到碎石颗粒的分布信息；/n根据所述碎石颗粒的分布信息，确定所述待测工点处碎石的撒布参数；所述碎石的撒布参数包括：碎石颗粒的等效直径、碎石颗粒的最大主轴、碎石颗粒的最短主轴、碎石颗粒针片状比例、碎石覆盖率、不同尺寸范围内碎石颗粒的比例；/n对所述碎石封层表面图像进行灰度转换，得到碎石封层表面灰度分布信息；/n基于朗伯体光照反射模型，根据所述碎石封层表面灰度分布信息，确定碎石颗粒的空间体积；/n根据所述待测工点的碎石表观密度，结合所述碎石颗粒的空间体积，确定所述待测工点处碎石封层中碎石的撒布量；/n根据所述待测工点处碎石和沥青的总用量，结合所述待测工点处碎石封层中碎石的用量，确定所述待测工点处碎石封层中沥青的洒布量。/n

【技术特征摘要】
1.一种同步碎石封层碎石撒布量和沥青洒布量检测方法，其特征在于，包括：
获取待测工点的碎石封层表面图像；所述碎石封层表面图像为同步碎石封层施工完成后且未采用胶轮碾压时采集的图像；
对所述碎石封层表面图像进行边缘检测，得到碎石颗粒的分布信息；
根据所述碎石颗粒的分布信息，确定所述待测工点处碎石的撒布参数；所述碎石的撒布参数包括：碎石颗粒的等效直径、碎石颗粒的最大主轴、碎石颗粒的最短主轴、碎石颗粒针片状比例、碎石覆盖率、不同尺寸范围内碎石颗粒的比例；
对所述碎石封层表面图像进行灰度转换，得到碎石封层表面灰度分布信息；
基于朗伯体光照反射模型，根据所述碎石封层表面灰度分布信息，确定碎石颗粒的空间体积；
根据所述待测工点的碎石表观密度，结合所述碎石颗粒的空间体积，确定所述待测工点处碎石封层中碎石的撒布量；
根据所述待测工点处碎石和沥青的总用量，结合所述待测工点处碎石封层中碎石的用量，确定所述待测工点处碎石封层中沥青的洒布量。


2.根据权利要求1所述的同步碎石封层碎石撒布量和沥青洒布量检测方法，其特征在于，所述获取待测工点的碎石封层表面图像，具体包括：
在同步碎石封层施工完成后且未采用胶轮碾压时，采用移动图像采集终端设备对所述待测工点的碎石封层进行二维数字图像采集；所述移动图像采集终端设备的采集参数为：镜头距离碎石封层表面的高度为60厘米，采集模式为1倍聚焦模式，采集时间为15点-17点，采样频率为9样/1m2和10cm2/样。


3.根据权利要求1所述的同步碎石封层碎石撒布量和沥青洒布量检测方法，其特征在于，所述对所述碎石封层表面图像进行边缘检测，得到碎石颗粒的分布信息，具体包括：
计算所述碎石封层表面图像的直方图；
以所述直方图的像素均值为阈值，对所述直方图进行二值化，得到二值化图像；所述直方图的像素均值为所述直方图的双峰峰顶处对应的像素值取平均得到的均值；
对所述二值化图像进行均值滤波，得到滤波图像；
采用sobel算子对所述滤波图像进行边缘检测，得到边缘矩阵；所述边缘矩阵表示每个碎石颗粒的轮廓信息。


4.根据权利要求1所述的同步碎石封层碎石撒布量和沥青洒布量检测方法，其特征在于，所述根据所述碎石颗粒的分布信息，确定所述待测工点处碎石的撒布参数，具体包括：
对于第j个碎石颗粒，根据第j个碎石颗粒轮廓的每个顶点坐标，利用公式计算图像中所述第j个碎石颗粒的面积；其中，A为第j个碎石颗粒的面积，N为第j个碎石颗粒的顶点个数，xi为第j个碎石颗粒第i个顶点的横坐标，yi为第j个碎石颗粒第i个顶点的纵坐标，xi+1为第j个碎石颗粒第i+1个顶点的横坐标，yi+1为第j个碎石颗粒第i+1个顶点的纵坐标；
根据所述第j个碎石颗粒的面积，利用公式计算所述第j个碎石颗粒的等效直径；其中，d为所述第j个碎石颗粒的等效直径；
计算所述第j个碎石颗粒轮廓的任意两个顶点坐标之间的距离，将长度最大的主轴确定为所述第j个碎石颗粒的最大主轴，将长度最小的主轴确定为所述第j个碎石颗粒的最短主轴；
计算针片状碎石颗粒的数量与全部碎石颗粒数量的比值，得到碎石颗粒针片状比例；所述针片状碎石颗粒为最大主轴与最短主轴之比大于3的碎石颗粒；
利用公式计算所述待测工点处的碎石覆盖率；其中，S为所述待测工点处的碎石覆盖率，Areastone为所述待测工点处碎石封层表面图像中所有碎石颗粒的面积之和，Areaimage为所述待测工点处碎石封层表面图像的面积；
利用公式计算不同尺寸范围内碎石颗粒的比例；其中，Rdu-dv为等效直径在[u,v]范围内的碎石颗粒的比例，Cdu-dv为等效直径在[u,v]范围内的碎石颗粒的数量，Cimage为所述待测工点处碎石封层中所有碎石颗粒的数量。


5.根据权利要求1所述的同步碎石封层碎石撒布量和沥青洒布量检测方法，其特征在于，所述基于朗伯体光照反射模型，根据所述碎石封层表面灰度分布信息，确定碎石颗粒的空间体积，具体包括：
基于朗伯体光照反射模型，确定所述碎石颗粒的三维曲面函数；所述三维曲面函数的函数值为碎石颗粒的高度；
根据所述碎石颗粒的三维曲面函数，利用公式V＝∫∫[F(x,y)-Fmin]dxdy确定碎石颗粒的空间体积；其中，V为碎石颗粒的空间体积；F(x,y)为碎石颗粒的三维曲面函数，表示碎石颗粒的高度；Fmin为所述三维曲面函数的最小值；x表示碎石颗粒的横坐标，y表示碎石颗粒的纵坐标。


6.根据权利要求1所述的同步碎石封层碎石撒布量和沥青洒布量检测方法，其特征在于，所述根据所述待测工点处碎石和沥青的总用量，结合所...

【专利技术属性】
技术研发人员：郭超红，洪涌强，黄晓虹，龙绍海，黄志勇，熊春龙，李伟雄，罗传熙，张温庭，陈搏，聂文，贺军，
申请(专利权)人：广州市道路工程研究中心，广州肖宁道路工程技术研究事务所有限公司，
类型：发明
国别省市：广东;44