基于骨架和凸包特征的粗集料棱角性评价方法研究

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1、分类号：TP3910710-2015124012硕士学位论文基于骨架和凸包特征的粗集料棱角性评价方法研究岳宝峰导师姓名职称孙朝云教授申请学位级别工学硕士学科专业名称信息与通信工程论文提交日期2018年4月2日论文答辩日期2018年6月5日学位授予单位长安大学ResearchonEvaluationMethodofCoarseAggregateAngularityBasedonSkeletonandConvexhullAThesisSubmittedfortheDegreeofMasterCand

2、idate：YueBaofengSupervisor：SunZhaoyunChang’anUniversity,Xi’an,China摘要集料是承载沥青混凝土路面力学性能的主要材料，路面的抗滑、抗车辙性能显著影响着道路质量和行车安全，而集料形态特征棱角性是影响混凝土路面抗滑、抗车辙性能的关键因素。传统的粗集料棱角性检测主要是在筛分试验的基础上通过主观判断来确定集料质量的好坏，目前国内并没有统一的规范标准，现有方法大多数只是定性分析，定量分析较少，而成像技术为方便地定量分析集料形态特性提供了一种经

3、济有效的手段。因此，本文重点研究集料形态特征棱角性的量化和评价方法。首先利用筛分试验得到4.75~9.5mm，9.5~13.2mm，13.2~16mm共3档石灰岩粗集料，为了获得不同形态特征的粗集料，采用洛杉矶磨耗仪分别磨耗0,400,800,1200次，然后进行集料图像采集软硬件系统设计，从相机、镜头、背光板、补充光源等方面硬件选型，并对采集到的高质量集料图像进行灰度化、去噪、增强、分割、目标提取、坑洞填充等一系列处理，得到感兴趣的集料目标区域。通过自主设计的集料棱角检测系统计算得到集料颗粒的

4、周长、面积、凸包周长、凸包面积等一系列特征参数。在此基础上，本文提出了两种集料棱角性检测方法，进行了指标量化，并验证了两种方法的可行性。这两种方法分别为骨架棱角点法和凸包面积差法，骨架棱角点法关键是提取出完整的骨架图像和棱角点来代表磨耗前后集料整个的边缘信息，凸包面积差法关键是得到凸包前后的集料图像和面积差异来代表磨耗前后集料形态特性的变化情况。利用磨耗得到的不同形态特征的石灰岩粗集料分别成型AC-13C级配类型混合料试件，并进行棱角性相关路用性能抗滑试验和抗车辙试验。采用IBMSPSSStat

5、istic软件对大量集料数据进行数据挖掘分析，将AIMS梯度棱角法、未压实空隙率法、骨架棱角点法、凸包面积差法进行横向对比，并分别与集料棱角性相关路用性能进行纵向相关性分析；同时量化了集料几何特征参数，包括棱角、尺寸、纹理、圆度指标，并分析得到影响集料棱角性的最大因素和每档集料棱角性统计分布情况。最后提出了集料棱角性评价体系，并对其进行了优化，提高了每档集料棱角性评价的准确性。关键词：集料棱角，图像分析，骨架提取，凸包提取，路用性能，数据挖掘IAbstractAggregateisthemain

6、materialwhichbearsthemechanicalpropertiesofasphaltconcretepavement.Theskidresistanceandruttingresistancepropertiesofpavementsignificantlyaffecttheroadqualityanddrivingsecurity,andtheangularityofaggregatemorphologyisthekeyfactorinfluencingtheskidresis

7、tanceandruttingresistanceperformanceofconcretepavement.Traditionally,thecoarseaggregateangularitydetectionismainlybasedonthemechanicalsievingtesttodeterminethequalityoftheaggregatebysubjectivejudgment.Atpresent,thereisnouniformstandardinourcountrywhi

8、lemostoftheexistingmethodsmainlyfocusonqualitativeanalysisratherthanquantitativeanalysis.Consideringthis,imagingtechnologyprovidesacost-effectivewaytowardsquantifyingaggregatemorphologicalcharacteristics,conveniently.Thispaper,therefore,worksonthequa