基于彩色图像的沥青路面表面立体数值模拟及其构造评价

Considering the disadvantages of measurements for pavement surface texture in specification, a three-dimension numerical simulation system for surface texture of asphalt pavement was invented based on color Digital Image Processing. Applying with the two-dimension images, a three-Dimension RGB image for pavement surface texture was reconstructed precisely with Fourier integral algorithm. Relying on fractal theory and geometry, the evaluation index of microtexture and macrotexture for pavement surface texture were calculated. The correlation between the two suggested index and the traditional evaluation index was built to obtain a critical value for two index with different asphalt pavements. At last based on Color Digital Image Processing the test system for pavement surface texture was completed. The achievements will supply reliable theory basis for effective ways of improving the skid-resistance of pavement.

鉴于我国现行规范路面表面构造的评价方法均存在一定的不足，利用彩色数字图像技术研发了沥青路面表面立体数值模拟系统，在获取二维图像的基础上，利用傅立叶积分算法较为真实、精确地重建了沥青路面表面三维RGB图像；根据分形理论和几何学，分别计算表征沥青路面表面宏观构造和微观构造的评价指标，并与传统评价指标建立相关性，验证其可行性，同时推荐出不同类型沥青路面表面构造评价指标的建议值，最终建立了一套基于彩色数字图像的沥青路面表面抗滑性能评价方法。本研究成果为提高路面的抗滑性能提供了可靠的理论依据，具有重要的理论意义和工程应用价值。

目前沥青路面表面构造传统评价方法存在局限性，本研究基于彩色数字图像技术，通过反射模型建立、图像处理、三维重建等过程，研发了沥青路面表面立体数值模拟设备，可以客观、准确地描述表面三维构造特征，获取的高度值精度可达到0.0001mm，满足分析宏观构造和微观构造的要求；依据分形理论，通过构建RGB颜色表面模型、改进立方体覆盖方法等，提出了沥青路面表面微观构造评价指标—分形维数；基于岩石几何学和主成分分析法，通过计算典型三维粗糙度参数，提出了沥青路面表面宏观构造评价指标—抗滑指数；基于MATLAB/GUI模块，建立了沥青路面表面立体数值模拟及构造评价平台系统，实现了人机交互式处理；在室内成型56块沥青混合料试件，测试分析了不同沥青路面，包括AC、SMA、OGFC等，的表面构造特征，分析了不同测试方法的相关性，验证了研发模拟设备的可行性，并推荐了微观、宏观构造评价指标建议值。研究成果为完善沥青路面表面构造评价方法提供了新思路，对提高沥青路面的使用质量，尤其是抗滑性能，具有实际意义。