[发明专利]一种基于CT图像的冷再生混合料新旧集料识别方法

说明书

本发明公开了一种基于CT图像的冷再生混合料新旧集料识别方法，所述方法利用工业CT扫描设备获取新旧集料包裹物与冷再生混合料试件的CT扫描图像；通过数字图像处理技术对CT扫描图像进行处理，获取新旧集料灰度分布特征参数以及冷再生混合料的集料切面图像；利用先对集料颗粒灰度进行统计再进行阈值分割的方法实现了对新旧集料的分割，完整保留了新旧集料的原始轮廓、大小、形状等信息。该方法对研究冷再生混合料中的旧集料颗粒的形态、分布等特征以及RAP存在对冷再生混合料骨架形成、损伤破坏的影响具有十分重要的意义。

技术领域

本发明属于公路再生混合料试验技术领域，涉及一种基于CT图像的冷再生混合料新旧集料识别方法。

背景技术

回收利用沥青路面回收料(RAP)对于保护耕地、维护生态环境以及降低路面建设成本等具有重要意义。相比于路面热再生技术，沥青路面冷再生技术以其在常温下拌和、施工、压实的特点，对于环境保护、资源节约的意义更大，且将RAP掺入基层可大幅提高RAP的利用率，更好地实现物质的循环利用。

RAP中的原旧集料颗粒性状、表面纹理、棱角性等形态与新集料不同，其表面裹附着的残留沥青砂浆仍具有一定的黏弹特性，使其表现出与新集料不同的力学特性，也使得掺加RAP的冷再生基层在强度形成、破坏机理方面更为复杂。因此，研究冷再生混合料中旧集料颗粒的形态、界面、分布特征及其与裂缝演化行为的关系，对揭示冷再生混合料的损伤机理十分必要。

利用CT图像技术可依据冷再生混合料组成材质密度的差别实现对内部空隙、砂浆、集料三种材质的识别，并较完整地提取出集料切面图像。然而集料图像颗粒内部及边缘灰度分布不均匀，仅通过单一阈值分割的方法对集料进行分割会导致集料中高于阈值的区域保留、低于阈值的区域被分离，导致分割后的新旧集料颗粒内部会出现较多的缺陷与孔洞，且边缘会存有轮廓残留。

发明内容

为了克服现有技术的不足，本发明提供了一种基于CT图像的冷再生混合料新旧集料识别方法。该方法对研究冷再生混合料中的旧集料颗粒的形态、分布等特征以及RAP存在对冷再生混合料骨架形成、损伤破坏的影响具有十分重要的意义。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的：

一种基于CT图像的冷再生混合料新旧集料识别方法，包括如下步骤：

步骤一：制备新旧集料包裹物以及冷再生混合料试件，采用工业CT扫描设备分别对新旧集料包裹物以及冷再生混合料试件进行扫描，获取新旧集料包裹物CT断面图像；

步骤二：统计步骤一得到的新旧集料包裹物CT断面图像的灰度分布，从灰度直方图中获取新、旧集料峰值所对应的灰度值以及灰度分布区间信息，以此计算新、旧集料的灰度分布特征参数；

步骤三：采用滤波降噪与灰度变换增强算法对冷再生混合料试件CT图像进行预处理，再利用环形Otsu算法对冷再生混合料试件CT图像进行阈值分割处理，初步得到集料切面图像；

步骤四：采用图像开运算、图像闭运算、孔洞填充以及分水岭算法对步骤三获取的集料切面图像中集料颗粒边缘的砂浆残余、内部孔洞以及集料与集料之间的粘结砂浆进行处理，得到可反映集料真实轮廓、大小与数量信息的集料切面图像；

步骤五：统计步骤四处理后的集料切面图像集料颗粒整体的灰度分布，得到该集料切面图像灰度直方图的峰值所对应的灰度值M_d，根据M_d对应的集料类型以及步骤二获取的新、旧集料灰度分布特征参数计算该张集料切面图像的新旧集料灰度阈值K；

步骤六：利用图像标记算法对步骤四处理后的集料切面图像中所有集料颗粒进行标记，基于集料标号提取各集料颗粒，对各集料颗粒内部像素点的灰度值分布进行统计，从灰度直方图中得到各集料颗粒峰值所对应的灰度值R_(i)；