基于数字图像技术的沥青路表纹理构造与抗滑性能研究

摘要

随着我国公路事业的蓬勃发展，公路里程得到极大的提高，高速公路的兴建和公路等级的普遍提高使我国公路交通运输呈现出车速快、流量大的特点，同时也使道路安全问题日益突出。沥青路面抗滑性能是道路行车安全性的重要指标，其取决于沥青路表纹理构造的质量水平，而沥青路表构造深度、纹理构造分布均匀程度等因素决定着沥青路表纹理构造品质的优劣。论文运用数字图像处理技术对沥青路表构造深度、纹理构造分布状态、纹理构造均匀性评价进行分析，并探讨了路表纹理构造技术参数与抗滑性能的相关性。
　　论文综合数字图像技术的基础理论，分析了图像采集过程中所受到的影响因素，并以此提出规范化的图像采集方法;针对沥青路表构造深度分析，提出了基于GRNN的沥青路面表面构造深度与图像信息的关系模型。
　　运用数字图像技术对沥青路表纹理构造分布状态进行分析，利用图像增强、图像分割等基础理论，选取了小波变换和分块组合最大类间方差法对沥青路表纹理构造数字图像进行了图像处理;通过提取沥青路表纹理构造图像的形态数字信息，对上凸区域数量、面积率、点位进行了统计分析。结果表明:上凸区域数量和面积率的直径范围与混合料级配有着密切联系;综合考虑上凸区域数量、面积率、点位等纹理构造分布指标，提出了沥青路表纹理构造分布均匀性评价方法。
　　通过对沥青路面实体路段进行纹理构造分布图像采集以及路表抗滑性测试，从沥青路表纹理的宏观构造和微观构造两个方面着手，开展对沥青路表纹理构造特征参数和路面抗滑性能相关性分析。结果表明:沥青路表不同直径级内上凸区域数量和表面构造深度与摩擦系数分别存在线性相关，而上凸区域面积率和表面构造深度与摩擦系数呈近似抛物线相关性。
　　基于MATLAB图形用户界面设计平台，设计出沥青路表纹理构造分析的图形用户界面程序，并利用设计程序对实体路段进行工程应用，验证和说明了模型、方法以及程序的适用性。

目录

声明

摘要

第一章 绪论

1．1 研究背景与意义

1．1．1 研究背景

1．1．2 研究意义

1．2 国内外研究现状

1．2．1 国外研究现状

1．2．2 国内研究现状

1．3 主要研究内容

1．4 研究技术路线

第二章 基于数字图像的沥青路面构造深度研究

2．1 沥青路面纹理构造类型与常规检测方法

2．1．1 沥青路面纹理构造分类

2．1．2 常规检测方法与原理

2．2 数字图像技术基础理论

2．3 图像采集方法

2．4 基于GRNN与数字图像的沥青路面构造深度分析方法

2．4．1 图像预处理

2．4．2 图像数据处理

2．4．3 广义回归神经网络

2．4．4 GRNN模型构建

2．5 实例分析

2．5．1 室内试验

2．5．2 数据分析

2．6 本章小结

第三章 基于数字图像的沥青路表纹理构造分布状态研究

3．1 沥青路面离析问题分析

3．1．1 沥青路面离析类型

3．1．2 沥青路面离析原因分析

3．1．3 离析对沥青路面的影响

3．2 沥青路表纹理分布状态的图像处理基础理论

3．2．1 图像增强

3．2．2 图像分割

3．3 运用数字图像处理技术分析沥青路表纹理分布状况

3．3．1 图像处理

3．3．2 沥青路表纹理构造分布状况分析

3．4 沥青路表纹理构造分布均匀性评价方法

3．4．1 单幅路面平面的均匀性评价

3．4．2 路段综合均匀性评价

3．5 本章小结

第四章 沥青路面纹理构造与抗滑性能分析

4．1 沥青路面抗滑性能

4．1．1 轮胎与路面之间作用原理

4．1．2 路面抗滑性能影响因素

4．2 沥青路面实体路段试验

4．2．1 实体路段试验概述

4．2．2 试验测试结果

4．3 沥青路面纹理构造特征参数与抗滑性能的关系分析

4．3．1 路面纹理构造特征参数与表面构造深度关系分析

4．3．2 路面纹理构造特征参数与摩擦系数关系分析

4．4 本章小结

第五章 沥青路表纹理构造分析程序设计及工程应用

5．1 MATLAB软件介绍

5．2 沥青路面表面纹理构造分析程序GUI界面开发

5．3 程序界面介绍

5．4 沥青路表纹理构造分析程序的工程应用

5．4．1 基于GRNN与数字图像的沥青路面表面构造深度检测

5．4．2 沥青路表纹理构造均匀性测试

5．5 本章小结

第六章 结论与展望

6．1 主要成果和结论

6．2 论文的不足与展望

致谢

参考文献

攻读学位期间取得的研究成果