本發(fā)明屬于瀝青與礦料表界面低溫粘結(jié)與粘附強(qiáng)度測(cè)試
技術(shù)領(lǐng)域：
，特別涉及一種基于圖像處理技術(shù)測(cè)定礦料界面細(xì)觀強(qiáng)度的方法。
背景技術(shù)：
：水煮法是我國(guó)當(dāng)前評(píng)價(jià)瀝青與大于13.2mm粒徑粗礦料表面間粘附等級(jí)的規(guī)范性方法。該方法存在的主要技術(shù)缺陷有：一、具有較強(qiáng)的主觀性，瀝青的剝離面積的估計(jì)值因人而異很難準(zhǔn)確估計(jì)。二、試驗(yàn)測(cè)試結(jié)果僅僅為經(jīng)驗(yàn)性指標(biāo)，依據(jù)瀝青的剝離面積經(jīng)驗(yàn)性判定出瀝青的粘附等級(jí)。目前，對(duì)于粘附強(qiáng)度定量測(cè)定方法中的《混合料礦料接觸面細(xì)觀強(qiáng)度的定量測(cè)試方法》(專利號(hào)：ZL.201210359254.3)可以基本實(shí)現(xiàn)了粘附強(qiáng)度的定量測(cè)試。該方法的具體實(shí)現(xiàn)方式如下：將厚層油膜的礦料試模進(jìn)行拉伸或剪切破壞，測(cè)定某一低溫條件下瀝青與礦料界面間的粘結(jié)強(qiáng)度。已知該低溫條件下瀝青與該礦料間的粘結(jié)強(qiáng)度后，再進(jìn)行薄層油膜及中厚層油膜試驗(yàn)，得出該低溫條件下的瀝青與礦料界面間的粘附強(qiáng)度。在該方法測(cè)定過程中主要存在的技術(shù)缺陷有：一、粘結(jié)與粘附面積統(tǒng)計(jì)主觀性強(qiáng)。粘結(jié)與粘附共存狀態(tài)下的失效面積的統(tǒng)計(jì)方法采用的是人工網(wǎng)格劃分法，統(tǒng)計(jì)出瀝青與礦料界面間的粘附失效區(qū)面積、粘結(jié)失效區(qū)面積。這種測(cè)量方式效率較低，而且瀝青與礦料之間的粘結(jié)與粘附破壞較為離散，破壞形狀不規(guī)則，因此統(tǒng)計(jì)誤差較大，主觀性強(qiáng)。二、不能實(shí)現(xiàn)中厚層油膜狀態(tài)下粘結(jié)與粘附強(qiáng)度的同時(shí)測(cè)定。該技術(shù)中粘附強(qiáng)度的測(cè)定方法首先需要通過厚層油膜條件試驗(yàn)測(cè)定瀝青的平均粘結(jié)強(qiáng)度代表值。然后將該粘結(jié)強(qiáng)度作為已知量，并根據(jù)薄層油膜及中厚層油膜條件試驗(yàn)計(jì)算出瀝青與礦料界面間的粘附強(qiáng)度。試驗(yàn)樣本量較大，試驗(yàn)效率較低。技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：本發(fā)明要解決現(xiàn)有技術(shù)中的混合料礦料接觸面細(xì)觀強(qiáng)度的測(cè)定依賴于人工統(tǒng)計(jì)，導(dǎo)致效率低、誤差大的技術(shù)問題，提供一種基于圖像處理技術(shù)測(cè)定礦料界面細(xì)觀強(qiáng)度的方法。為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明的技術(shù)方案具體如下：一種基于圖像處理技術(shù)測(cè)定礦料界面細(xì)觀強(qiáng)度的方法，包括以下步驟：步驟i：對(duì)試模進(jìn)行n組直接拉伸或者剪切破壞試驗(yàn)；n為不小于5的整數(shù)；步驟ii：對(duì)中厚層油膜條件下的試模進(jìn)行拉伸或者剪切破壞試驗(yàn)；讀取試驗(yàn)最大破壞荷載數(shù)值，并采集試模上下破壞界面的圖像；步驟iii：對(duì)圖像進(jìn)行灰度和最大類間方差像素處理；將圖像處理后得到的第i個(gè)樣本失效界面中的粘附失效比例和粘結(jié)失效區(qū)域比例分別記作ai和bi；步驟iv：將n組數(shù)據(jù)分別建立粘附失效區(qū)矩陣{a1...an}，粘結(jié)失效區(qū)矩陣{b1...bn}和破壞總體強(qiáng)度矩陣{σ1...σn}記作σ，分別代入式(3)中，計(jì)算出瀝青與礦料界面間粘附強(qiáng)度和瀝青自身粘結(jié)強(qiáng)度初值；CnTCnσtaσtc=CnTσ---(3);]]>其中，σta為粘附強(qiáng)度，σtc為粘結(jié)強(qiáng)度，Cn為粘結(jié)失效比例與粘附失效比例矩陣，步驟v：將步驟iv中得到的粘結(jié)與粘附強(qiáng)度代入公式(4)中，得到每一樣本的總體強(qiáng)度值σ'；σi′=Ciσtaσtc---(4);]]>其中，Ci為第i個(gè)樣本粘結(jié)失效比例與粘附失效比例，σ′i為第i個(gè)樣本的總體強(qiáng)度，σi為第i個(gè)樣本的實(shí)測(cè)總體強(qiáng)度；1≤i≤n；令εi為第i個(gè)樣本的誤差比例；則當(dāng)max{εi}大于某一限定值時(shí)，則判定誤差最大值所對(duì)應(yīng)的試驗(yàn)數(shù)據(jù)為無效值，進(jìn)行剔除；此時(shí)，有效試驗(yàn)數(shù)據(jù)組數(shù)為n-1；步驟vi：重復(fù)步驟iv和步驟v直至誤差小于限定值。在上述技術(shù)方案中，步驟iii中，在對(duì)圖像進(jìn)行灰度和最大類間方差像素處理之前，先將試模破壞面以外的圖像裁掉，以保證需要處理的圖像全部為破壞面。在上述技術(shù)方案中，步驟iv中，當(dāng)max{εi}大于某一限定值則判定誤差最大值所對(duì)應(yīng)的試驗(yàn)數(shù)據(jù)為無效值，上述限定值的取值范圍為0.03～0.07。在上述技術(shù)方案中，步驟iv中，當(dāng)max{εi}大于某一限定值則判定誤差最大值所對(duì)應(yīng)的試驗(yàn)數(shù)據(jù)為無效值，上述限定值的取值范圍為0.05。本發(fā)明具有以下的有益效果：本發(fā)明的基于圖像處理技術(shù)識(shí)別粘結(jié)與粘附失效面積，有效替代了人工網(wǎng)格劃分法統(tǒng)計(jì)不規(guī)則的粘結(jié)與粘附失效區(qū)域，顯著提高了試驗(yàn)數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)的效率和準(zhǔn)確度。采用最小二乘數(shù)據(jù)處理與誤差分析方法對(duì)試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，實(shí)現(xiàn)了能夠同時(shí)測(cè)定瀝青與礦料界面間粘結(jié)與粘附強(qiáng)度。本發(fā)明的基于圖像處理技術(shù)和最小二乘試驗(yàn)數(shù)據(jù)測(cè)試礦料界面細(xì)觀強(qiáng)度的定量測(cè)試方法，有效地實(shí)現(xiàn)了粘結(jié)與粘附失效面積的智能識(shí)別統(tǒng)計(jì)，能夠同時(shí)測(cè)定瀝青與礦料界面間粘結(jié)與粘附強(qiáng)度的實(shí)現(xiàn)，使得粘附強(qiáng)度的測(cè)定無需首先已知該粘結(jié)強(qiáng)度，這顯著提高了試驗(yàn)效率，減少了厚層油膜測(cè)試粘結(jié)強(qiáng)度的試樣樣本數(shù)量。本發(fā)明的基于圖像處理技術(shù)測(cè)定礦料界面細(xì)觀強(qiáng)度的方法，對(duì)混合料礦料界面細(xì)觀強(qiáng)度測(cè)定方法的相關(guān)研究具有顯著意義。附圖說明下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施方式對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)說明。圖1是利用圖像技術(shù)原理實(shí)現(xiàn)粘結(jié)與粘附失效面積智能識(shí)別統(tǒng)計(jì)流程圖。圖2是利用圖像技術(shù)原理處理失效界面的效果示意圖。圖3是采用該技術(shù)測(cè)試圖像界面效果示意圖。圖4是粘結(jié)與粘附強(qiáng)度數(shù)據(jù)處理流程圖。具體實(shí)施方式本發(fā)明的發(fā)明思想為：針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)中的粘結(jié)粘附失效面積采用傳統(tǒng)的方格劃分法存在著試驗(yàn)效率低，試驗(yàn)誤差大的缺陷，本發(fā)明的基于圖像處理技術(shù)測(cè)定礦料界面細(xì)觀強(qiáng)度的方法，基于圖像處理分析技術(shù)，能夠智能辨別統(tǒng)計(jì)出粘結(jié)與粘附失效區(qū)域面積，提高效率，減小誤差。同時(shí)，在瀝青礦料界面間粘結(jié)與粘附失效共同存在的失效模式下，現(xiàn)有技術(shù)中的方法需要已知瀝青自身粘結(jié)強(qiáng)度而推導(dǎo)出粘附強(qiáng)度。本發(fā)明針對(duì)上述不足，提出了采用最小二乘原理數(shù)據(jù)處理方法，通過對(duì)多組試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行擬合，并應(yīng)用誤差分析剔除無效數(shù)據(jù)，綜合得出中厚層油膜粘結(jié)與粘附共存失效狀態(tài)下的瀝青礦料界面間的粘結(jié)與粘附強(qiáng)度。本發(fā)明的基于圖像處理技術(shù)測(cè)定礦料界面細(xì)觀強(qiáng)度的方法提高了試驗(yàn)的操作效率和準(zhǔn)確性，同時(shí)也實(shí)現(xiàn)了中厚層油膜瀝青與礦料界面間的粘結(jié)與粘附共存狀態(tài)下的定量測(cè)試。瀝青礦料界面間的粘結(jié)與粘附細(xì)觀強(qiáng)度的測(cè)試可以同時(shí)測(cè)定。本發(fā)明的基于圖像處理技術(shù)測(cè)定礦料界面細(xì)觀強(qiáng)度的方法，包括以下內(nèi)容：一、基于圖像處理技術(shù)統(tǒng)計(jì)粘結(jié)與粘附失效界面的面積比：記試模失效界面圖像大小為M×N，圖像中像素的灰度值小于閾值t的像素即粘附失效像素的個(gè)數(shù)記作Na，像素灰度大于閾值t的像素即粘結(jié)失效像素的個(gè)數(shù)記作Nc。圖像總平均方差為u，圖像類間方差為σ2，則有：u＝wa×ua+wc×uc(1)σ2＝wa×(ua-u)2+wc×(uc-u)2(2)利用遍歷算法可以實(shí)現(xiàn)類間灰度方差σ2最大。當(dāng)σ2最大時(shí)，灰度圖像所劃分出的像素區(qū)域即為該圖像的粘附和粘結(jié)區(qū)域。而試模失效界面分為上、下兩個(gè)表界面，依據(jù)粘附失效事件與粘結(jié)失效事件是彼此互斥的。因此，試模中粘附失效區(qū)域面積為上、下表界面均經(jīng)過圖像處理技術(shù)分辨出的粘附失效面積的總和；剩余面積即為粘結(jié)失效區(qū)域面積。二、基于最小二乘原理計(jì)算粘結(jié)與粘附強(qiáng)度將n組平行試驗(yàn)得到的n組數(shù)據(jù)分別建立粘附失效區(qū)比率矩陣{a1...an}，粘結(jié)失效區(qū)比率矩陣{b1...bn}和破壞總體強(qiáng)度矩陣{σ1...σn}記作σ。假定n組數(shù)據(jù)樣本值為真，將拉伸或剪切破壞荷載及各粘結(jié)與粘附失效區(qū)面積分別代入式(3)。式(3)的解即分別為瀝青與礦料表面拉伸或剪切的粘附強(qiáng)度和粘結(jié)強(qiáng)度。CnTCnσtaσtc=CnTσ---(3)]]>式中:將上述計(jì)算的粘結(jié)強(qiáng)度和粘附強(qiáng)度回代入公式(4)中，可以獲得第i個(gè)樣本的總體強(qiáng)度σ′i，而第i個(gè)樣本的實(shí)測(cè)總體強(qiáng)度σi已知。因此，不妨令則當(dāng)max{εi}大于某一限定值時(shí)，則判定誤差最大值所對(duì)應(yīng)的試驗(yàn)數(shù)據(jù)為無效值，進(jìn)行剔除。此時(shí)，有效試驗(yàn)數(shù)據(jù)組數(shù)為n-1。σi′=Ciσtaσtc---(4)]]>重復(fù)上述運(yùn)算直至max{εi}小于限定值后，所計(jì)算的粘結(jié)、粘附強(qiáng)度數(shù)據(jù)判定為最終有效值。下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明做以詳細(xì)說明。本發(fā)明的基于圖像處理技術(shù)測(cè)定礦料界面細(xì)觀強(qiáng)度的方法需要保證有效平行試驗(yàn)組數(shù)至少為5組，以減少試驗(yàn)擬合數(shù)據(jù)偶然誤差影響概率。下面對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步詳細(xì)描述：步驟i：按照《混合料礦料接觸面細(xì)觀強(qiáng)度的定量測(cè)試方法》(專利號(hào)：ZL.201210359254.3)中測(cè)試方法對(duì)試模進(jìn)行若干組直接拉伸或者剪切破壞試驗(yàn)。其中試模的尺寸以及試模的養(yǎng)護(hù)條件均按照該專利說明進(jìn)行試驗(yàn)操作，在此不再贅述。步驟ii：按照混合料礦料接觸面細(xì)觀強(qiáng)度的定量測(cè)試方法對(duì)中厚層油膜條件下的試模進(jìn)行拉伸或者剪切破壞試驗(yàn)。讀取試驗(yàn)最大破壞荷載數(shù)值，并采集試模上下破壞界面的圖像。圖像要求曝光率均勻，像素清晰，保證圖像放大后肉眼可以分辨出粘結(jié)和粘附失效，如圖2(a)所示。步驟iii：在圖像采集后，需要將試模破壞面以外的圖像裁掉，以保證需要處理的圖像全部為破壞面。利用Matlab對(duì)已剪裁好的圖像進(jìn)行灰度和最大類間方差像素處理，失效界面圖像處理過程如圖1所示。圖像處理方法采用最大類間方差法。使得類間灰度方差最大的灰度閾值可以通過遍歷算法得到。當(dāng)類間灰度方差最大時(shí)，灰度圖像劃分出的像素區(qū)域即為粘附和粘結(jié)區(qū)域；輸出第i組上、下礦料表面失效圖像試驗(yàn)樣本的粘附與粘結(jié)面積失效比例。第i組樣本的粘附失效區(qū)域面積為上、下表界面均經(jīng)過圖像處理技術(shù)分辨出的粘附失效面積總和。根據(jù)粘結(jié)與粘附失效事件彼此互斥可知，粘結(jié)失效區(qū)域面積比與粘附失效區(qū)域面積比總和為1。此時(shí)，將粘附與粘結(jié)失效區(qū)域比例分別記作ai和bi。為了方便鑒別圖像處理效果，有必要對(duì)該方法處理過的圖片效果進(jìn)行鑒別。圖2為圖像處理圖片效果說明圖。圖3為利用該圖像技術(shù)方法實(shí)現(xiàn)的試驗(yàn)效果圖。步驟iv：將n組數(shù)據(jù)分別建立粘附失效區(qū)矩陣{a1...an}，粘結(jié)失效區(qū)矩陣{b1...bn}和破壞總體強(qiáng)度矩陣{σ1...σn}記作σ，分別代入式(3)中，計(jì)算出瀝青與礦料界面間粘附強(qiáng)度和瀝青自身粘結(jié)強(qiáng)度初值。步驟v：將步驟iv中得到的粘結(jié)與粘附強(qiáng)度代入公式(4)中，可以得到每一樣本的總體強(qiáng)度值σ'。這樣，已知第i個(gè)樣本的總體強(qiáng)度σ′i和實(shí)測(cè)總體強(qiáng)度σi，此時(shí)便可以計(jì)算出每一樣本的εi，限定值取值范圍為0.03～0.07。本實(shí)施例中取限定值為0.05。當(dāng)max{εi}大于某一限定值時(shí)，即max{εi}>0.05；則判定誤差最大值所對(duì)應(yīng)的試驗(yàn)數(shù)據(jù)為無效值，進(jìn)行剔除。此時(shí)，有效試驗(yàn)數(shù)據(jù)組數(shù)由n變?yōu)閚-1。步驟vi：重復(fù)步驟iv和步驟v直至誤差小于限定值。粘結(jié)與粘附強(qiáng)度擬合值的計(jì)算流程如圖4所示。基于圖像處理技術(shù)測(cè)定礦料界面細(xì)觀強(qiáng)度不僅僅有效解決了失效界面粘結(jié)與粘附失效面積的準(zhǔn)確統(tǒng)計(jì)難題，而且實(shí)現(xiàn)了中厚層油膜粘結(jié)粘附共存狀態(tài)下粘結(jié)粘附強(qiáng)度的同時(shí)測(cè)定。該種測(cè)定方法測(cè)定瀝青的粘附強(qiáng)度時(shí)不需要已知試驗(yàn)瀝青自身的粘結(jié)強(qiáng)度，顯著提高了試驗(yàn)效率，減少了試驗(yàn)的樣本量。因此，本發(fā)明的基于圖像處理技術(shù)測(cè)定礦料界面細(xì)觀強(qiáng)度的方法，對(duì)混合料礦料界面細(xì)觀強(qiáng)度測(cè)定方法的相關(guān)研究具有顯著意義。顯然，上述實(shí)施例僅僅是為清楚地說明所作的舉例，而并非對(duì)實(shí)施方式的限定。對(duì)于所屬領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在上述說明的基礎(chǔ)上還可以做出其它不同形式的變化或變動(dòng)。這里無需也無法對(duì)所有的實(shí)施方式予以窮舉。而由此所引伸出的顯而易見的變化或變動(dòng)仍處于本發(fā)明創(chuàng)造的保護(hù)范圍之中。當(dāng)前第1頁1 2 3