摘 要:為研究混凝土路面骨料外露外露分布狀況的問題,文章采用數(shù)字圖像技術(shù)獲得路面外露骨料的數(shù)字圖像信息,然后根據(jù)骨料的形態(tài)特征分析圖像中骨料的外露形狀,計(jì)算其外露面積、粒徑等,最后分析評(píng)價(jià)路面外露骨料均勻性。
關(guān)鍵詞:路面;數(shù)字圖像;均勻性
中圖分類號(hào):U416.216 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A 文章編號(hào):1006-8937(2014)30-0167-02
瀝青路面及水泥混凝土路面,為增加其抗滑特性,可以將骨料外露,形成粗糙的表面,摩擦力大大增加,適用于長陡坡路面及隧道路面。
國內(nèi)外對(duì)骨料外露情況進(jìn)行了很多分析研究,但是目前還沒有關(guān)于骨料外露分布狀況較好的評(píng)價(jià)方式。以前對(duì)于外露骨料的分布,通常是人工現(xiàn)場(chǎng)查看的方法,受各種因素影響很大,無法很好的評(píng)價(jià)路面骨料外露具體的分布程度。本研究引入數(shù)字圖像技術(shù),利用其準(zhǔn)確、方便的特點(diǎn),研究外露骨料分布情況,為評(píng)價(jià)外露骨料施工質(zhì)量提供相關(guān)參照依據(jù)。
1 研究路面外露骨料分布狀況
以往研究外露骨料都是劃定大約10×10 cm范圍的區(qū)域,人工計(jì)算粒徑在5 mm以上的骨料個(gè)數(shù),主觀性影響因素太大;另外,10×10 cm的范圍太小,其結(jié)果不能反映整個(gè)路面外露骨料的分布狀況。
1.1 數(shù)字圖像采集
使用數(shù)碼相機(jī)采集圖像,將校準(zhǔn)條放在相關(guān)測(cè)點(diǎn)一旁,在同一畫面內(nèi)拍下測(cè)點(diǎn)區(qū)域、校準(zhǔn)條的圖像,拍攝時(shí)鏡頭應(yīng)盡量與路面平行,原始的骨料外露圖像如圖1所示。
數(shù)字圖像中物體尺寸與原始尺寸不符,需要用校準(zhǔn)條來還原成原始尺寸。
1.2 圖像噪聲處理
外露骨料的邊緣檢測(cè)很難處理,因?yàn)閷?shí)際信號(hào)有噪聲,圖像中的噪聲對(duì)數(shù)據(jù)的分析影響很大,需要對(duì)圖像進(jìn)行噪聲處理。通常采用的是平滑和銳化預(yù)處理。平滑處理是為了消除圖像中的干擾因素,強(qiáng)化圖像特征,改善其質(zhì)量。銳化處理是為了增加圖像的邊緣特性,便于識(shí)別和處理。
1.3 提取外露骨料圖像
自然界景物圖像都具有自己獨(dú)特的形狀特征。這主要是因?yàn)椴煌奈矬w是由不同的材質(zhì)組成的,不同材質(zhì)構(gòu)成的物體具有不同的光線吸收和反射特性,利用形態(tài)學(xué)原理提取外露骨料圖像,簡(jiǎn)化圖像數(shù)據(jù),在保持其基本形狀特性不變的基礎(chǔ)上,可以防止與研究目的無關(guān)的圖像其余部分的干擾。
利用基于外露形態(tài)特征的圖像分割方法,可以將外露骨料形狀提取出來(如圖3所示),并計(jì)算骨料外露的個(gè)數(shù)、面積。
通過計(jì)算機(jī)計(jì)算外露的面積Si(i=0,1,2,3…),假定外露骨料為圓形,通過公式Ri=2×■計(jì)算外露骨料的近似直徑。提取的外露骨料圖像如圖2所示,外露骨料分析見表2。
計(jì)算機(jī)計(jì)算糾正了人工計(jì)算時(shí)漏算或者重復(fù)計(jì)算的部分,降低了主觀因素的干擾。同時(shí)更加快捷、方便,不需要在現(xiàn)場(chǎng)花費(fèi)大量時(shí)間。
2 外露骨料分布均勻性的分析
級(jí)配不好、施工不當(dāng)都會(huì)引起外露集料分布的不均勻,通過分析,可以為施工質(zhì)量提供相關(guān)的依據(jù)。
2.1 不同路段外露骨料均勻性分析
采用同一級(jí)配、不同路段采集的范圍為20 cm×20 cm區(qū)域的外露骨料分布圖像。采用圖像處理如圖3和圖4所示,可以擴(kuò)大計(jì)算范圍,準(zhǔn)確度更高,更具代表意義。
骨料外露分布對(duì)照見表2,盡管路段1、路段2的骨料外露個(gè)數(shù)接近,但是路段2骨料外露面積要大于路段1骨料外露的面積,原因是路段2中直徑在10~20 mm骨料外露個(gè)數(shù)要大于路段1的10~20 mm骨料外露個(gè)數(shù)。按照粒徑將外露骨料分為不同粒徑區(qū)域,計(jì)算每個(gè)粒級(jí)區(qū)域內(nèi)骨料外露的個(gè)數(shù),見表3。
從上表可以看出,在換算成標(biāo)準(zhǔn)圓后,外露骨料直徑大多集中在5~15 mm的直徑區(qū)域內(nèi)。
2.2 骨料外露分布的評(píng)價(jià)方法
采用相關(guān)系數(shù)法表征路面骨料外露的分布狀況。
?籽XY=■=■(i=1,2,3…)
相關(guān)系數(shù)是表征變量之間相關(guān)程度的指標(biāo),在外露骨料個(gè)數(shù)相差不大的情況下,用來分析兩組數(shù)據(jù)的密切程度。對(duì)路段1、路段2骨料外露分布分析結(jié)果見表4。
從上表可以看出,盡管路段1、路段2骨料外露個(gè)數(shù)相似,但路段1的外露骨料平均直徑要比路段2的外露骨料平均直徑小。因此,路段2的骨料外露面積要大于路段1骨料的外露面積。
3 結(jié) 語
①利用數(shù)字圖像技術(shù),可以將骨料外露面積和骨料外露個(gè)數(shù)結(jié)合起來分析骨料外露的分布狀況。
②計(jì)算機(jī)計(jì)算分析,可避免人的主觀性影響,測(cè)量數(shù)值穩(wěn)定;同時(shí)此方法擴(kuò)大了路面骨料外露面積的計(jì)算范圍。工程應(yīng)用結(jié)果表明,此方法可以快速、準(zhǔn)確的了解骨料外露的分布情況,對(duì)于指導(dǎo)路面施工、提高施工質(zhì)量具有非常重要意義。
③通過相關(guān)系數(shù)指標(biāo)的計(jì)算可以分析兩幅圖像骨料外露分布的密切程度。
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