交通土建用颗粒材料松铺层颗粒粒径及级配无损测量方法技术

本发明专利技术公开了一种交通土建用颗粒材料松铺层颗粒粒径及级配无损测量方法，涉及颗粒粒径测量领域。包括以下步骤：首先，运用获取的检测点位处交通土建用颗粒材料松铺层表面多视角数字图像，构建出交通土建用颗粒材料松铺层检测点位处的表面三维形貌数字模型；然后，运用局部区域生长分割法，得到表面检测区域范围内各颗粒在水平面上的投影图像的等效圆直径及各颗粒外露表面最高点距水平面的垂直距离；最后，计算出表面检测区域范围内每个颗粒等效粒径，并根据标准筛孔尺寸范围，累计得到交通土建用颗粒材料级配曲线。本发明专利技术可实现实时无损测量交通土建用颗粒材料松铺层颗粒粒径及级配。级配。级配。

【技术实现步骤摘要】
交通土建用颗粒材料松铺层颗粒粒径及级配无损测量方法


[0001]本专利技术涉及颗粒粒径测量领域，具体是交通土建用颗粒材料松铺层颗粒粒径及级配无损测量方法。

技术介绍

[0002]颗粒材料普遍存在于自然界，并广泛应用于工程建设中，尤其是大宗的交通土建工程中。决定颗粒材料工程性能的关键设计参数为颗粒粒径及颗粒组成级配。所谓级配，是指各级粒径颗粒的分布情况。随着交通等级的提高，现有交通土建工程中，如沥青混合料、级配碎石、水泥稳定级配碎石、二灰稳定级配碎石等颗粒材料，均采用厂拌然后运送到施工现场进行摊铺作业模式。虽然，在拌合厂拌和过程可以通过控制传送带速率来精确控制颗粒材料出厂时的级配严格符合设计级配。
[0003]但是，在颗粒材料运输至工程施工现场过程中，在路途颠簸等作用下易造成颗粒材料产生离析现象，即细颗粒在振动及重力共同作用下穿过粗颗粒组成的孔隙，往运输车辆底部汇聚，致使运输车辆中上部颗粒材料级配较粗，但是下部颗粒材料级配偏细，偏离设计级配。更为关键的是，在摊铺机摊铺过程中，螺旋摊铺杆搅拌传送过程时，粗颗粒更易聚集到道路边缘地带，致使其级配偏粗；而道路中央地带的颗粒材料因为损失了粗颗粒，致使其级配偏细。
[0004]因此，如何实时控制摊铺后的交通土建用颗粒材料级配，是控制交通土建用颗粒材料力学性能及变形稳定性的关键。但是，传统交通土建用颗粒材料松铺层颗粒级配测量，通常采用检测点开挖法，即在检测点将松铺颗粒材料挖出，然后运输至实验室烘干筛分，整个过程将持续4到6个小时，测试效率低下，难以实现交通土建用颗粒材料松铺层颗粒级配实时测试需求，且为有损测试，“事后”控制模式。如何如何实时准确测量摊铺后的交通土建用颗粒材料级配，是实现交通土建用颗粒材料“事中”控制的关键。
[0005]鉴于此，本专利技术创造性地提出了一种交通土建用颗粒材料松铺层颗粒粒径及级配无损测量方法，能够实现实时无损测量交通土建用颗粒材料松铺层颗粒粒径及级配。有望一改传统交通土建用颗粒材料松铺层颗粒级配“事后”控制模式，实现交通土建用颗粒材料松铺层颗粒级配“事中”控制。

技术实现思路

[0006]本专利技术目的在于提供交通土建用颗粒材料松铺层颗粒粒径及级配无损测量方法，解决了目前交通土建用颗粒材料级配测量效率低下的问题，实现交通土建用颗粒材料级配的高效测量及“事中控制”。
[0007]为了解决上述问题，本专利技术提供了交通土建用颗粒材料松铺层颗粒粒径及级配无损测量方法，对交通土建用颗粒材料施工过程中骨料颗粒形态表征与后续级配控制、调整提供技术基础。
[0008]为了实现上述目的，本专利技术采用的方法是：交通土建用颗粒材料松铺层颗粒粒径
及级配无损测量方法，主要用于交通土建用颗粒材料施工质量控制过程中，对于交通土建用颗粒材料松铺层骨料颗粒进行识别，表征骨料颗粒形态与估算骨料颗粒级配，包括以下步骤。
[0009]S1、获取检测点位处交通土建用颗粒材料松铺层表面300mm
×
300mm范围的多视角数字图像，所述数字图像像素数不小于65536
×
65536像素点。
[0010]S2、运用基于尺度不变特征变换算法（SIFT）提取并匹配S1中所述交通土建用颗粒材料松铺层表面检测点位处的多视角数字图像中的图像特征描述子，然后依次进行松铺层表面数字图像拍摄姿态估计、松铺层表面形貌稀疏点云数字模型构建、松铺层表面形貌稠密点云数字模型构建、松铺层表面形貌点云网格建模及松铺层表面形貌三维矢量数字模型构建，进而得到检测点位处交通土建用颗粒材料松铺层表面三维形貌数字模型。
[0011]S3、对S2中所述检测点位处交通土建用颗粒材料松铺层表面三维形貌数字模型，进行倾斜修正与比例修正，得到与实际交通土建用颗粒材料松铺层表面被测点尺寸相同的颗粒材料松铺层表面三维形貌数字模型。
[0012]S4、运用所述改进局部区域生长分割法对S3中所述检测点位处交通土建用颗粒材料松铺层表面三维形貌数字模型进行颗粒的识别计算与分割计算，颗粒识别时，首先利用所述插值法对所述检测点位处交通土建用颗粒材料松铺层表面三维形貌数字模型进行网格划分，再使用所述分水岭算法识别所述局部区域极大值点与所述局部区域极小值点，最后使用所述四领域区域生长方式确定区域生长范围，将所述局部区域极大值点作为局部区域生长点及区域生长范围上限，所述局部区域极小值点中的最小值作为区域生长范围的下限；颗粒分割时，将所述网格间距系数设置为0.5，所述高度系数设置为0.4，所述局部区域极大值间距系数设置为50，所述局部区域极小值间距系数设置为10。
[0013]S5、获得所述每个颗粒在水平面内的二维投影图像，获得所述每个颗粒外露表面最高点距水平面的垂直距离，计算所述二维投影图像的截面凸度、截面长宽比、圆形度和所述二维投影图像的等效圆直径，计算表达式如下：二维投影图像的等效圆直径，计算表达式如下：二维投影图像的等效圆直径，计算表达式如下：二维投影图像的等效圆直径，计算表达式如下：其中，A为截面凸度，S
A
为颗粒在水平面内二维投影图像的面积，S
C
为颗粒在水平面内二维投影图像的外切多边形面积，B为截面长宽比，L为颗粒在水平面内二维投影图像等效椭圆的主轴长度，W为颗粒在水平面内二维投影图像等效椭圆的次轴长度，C为圆形度，P
为颗粒在水平面内二维投影图像周长，D为颗粒在水平面内二维投影图像的等效圆直径。
[0014]S6、运用S5中所述二维投影图像等效圆直径和所述每个颗粒外露表面最高点距水平面的垂直距离，计算所述每个颗粒等效粒径；并根据标准筛孔尺寸范围19mm、16mm、12.5mm、9.5mm、4.75mm，累计得到交通土建用颗粒材料级配曲线。所述每个颗粒等效粒径用下式计算：式中，R为颗粒等效粒径，h为颗粒外露表面最高点距水平面的垂直距离，D为颗粒在水平面内二维投影图像的等效圆直径。
[0015]本专利技术实施例带来了以下有益效果。
[0016]该专利技术方法步骤简单，易于实现，基于局部区域生长分割法，提出了更为简单、参数更少的等效球体径计算公式，有效提高了骨料颗粒粒径估算的精确度；该方法不仅可以实现交通土建用颗粒材料松铺层施工过程中颗粒级配检测，还可以根据具体工程具体需要对骨料颗粒形态进行表征，为接下来的颗粒形态筛选以及颗粒级配控制与后续级配调整提供优质的参考数据，为交通土建用颗粒材料松铺层施工过程中级配监测提供了一种新型有效的方法。
[0017]下面结合附图和具体实施方式对本专利技术做进一步的说明。本专利技术附加的方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显。或通过本专利技术的实践了解到。
附图说明
[0018]下面结合附图说明和具体实施方式对本专利技术做进一步详细说明。
[0019]图1为交通土建用颗粒材料松铺层颗粒粒径及级配无损测量方法流程图。
[0020]图2为四领域区域生长方式流程图。
[0021]图3为四领域生长方向示意图。
[0022]本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.交通土建用颗粒材料松铺层颗粒粒径及级配无损测量方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1、获取检测点位处交通土建用颗粒材料松铺层表面300mm
×
300mm范围的多视角数字图像，所述数字图像像素数不小于65536
×
65536像素点；步骤2、运用基于尺度不变特征变换算法提取并匹配步骤1中所述交通土建用颗粒材料松铺层表面检测点位处的多视角数字图像中的图像特征描述子，然后依次进行松铺层表面数字图像拍摄姿态估计、松铺层表面形貌稀疏点云数字模型构建、松铺层表面形貌稠密点云数字模型构建、松铺层表面形貌点云网格建模及松铺层表面形貌三维矢量数字模型构建，进而得到检测点位处交通土建用颗粒材料松铺层表面三维形貌数字模型；步骤3、对步骤2中所述检测点位处交通土建用颗粒材料松铺层表面三维形貌数字模型，进行倾斜修正与比例修正，得到与实际交通土建用颗粒材料松铺层表面被测点尺寸相同的颗粒材料松铺层表面三维形貌数字模型；然后，利用插值法对所述检测点位处交通土建用颗粒材料松铺层表面三维形貌数字模型进行网格划分；步骤4、运用改进局部区域生长分割法对步骤3中所述检测点位处交通土建用颗粒材料松铺层表面三维形貌数字模型进行颗粒的识别计算与分割计算，包括局部区域极大值点与局部区域极小值点识别、颗粒分割相关系数设置；步骤5、获得每个颗粒在水平面内的二维投影图像，并计算出所述二维投影图像的截面凸度、截面长宽比、圆形度和所述二维投影图像的等效圆直径，获得每个颗粒外露表面最高点距水平面的垂直距离；步骤6、运用步骤5中所述二维投影图像的等效圆直径和所述每个颗粒外露表面最高点距水平面的垂直距离，计算每个颗粒等效粒径；并根据标准筛孔尺寸范围19mm、16mm、12.5mm、9.5mm、4.75mm，累计得到交通土建用颗粒材料级配曲线。2.根据权利要求1所述的交通土建用颗粒材料松铺层颗粒粒径及级配无损测量方法，其特征在于，步骤4中所述改进局部区域生长分割法将图像灰度信息重新定义为所述检测点位处交通土建用颗粒材料松铺层表面三维形貌数字模型中所述每个颗粒外露表面最高点距水平面的垂直距离。3.根据权利要求...

【专利技术属性】
技术研发人员：钱康凯，陈德，张浩然，甘国安，刘玮，曹雪梅，吴太恒，郭敏茹，袁吕，李雨辰，陶家兴，
申请(专利权)人：西南交通大学，
类型：发明
国别省市：