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沥青混合料组成特征数字图像处理系统研究
| 论文题名： | 沥青混合料组成特征数字图像处理系统研究 |
| 关键词： | 路面沥青混合料;图像数据库;自动识别;评价系统 |
| 摘要： | 沥青混合料配合比是影响沥青路面使用性能的主要因素，是在沥青路面施工质量控制与检验中的重要内容。 传统的检测方法操作程序复杂、费时，并且以有损的方式进行，检测方法原始。采用图像处理技术，利用计算机系统进行沥青混合料组成的自动检测是改变这一状况的有效途径。 论文以实现沥青混合料组成特征自动检测为目标，借助计算机数字图像处理技术，计算机面向对象编程技术，计算机图像数据库管理技术，过程控制技术等，深入研究了沥青混合料组成结构特性的图像处理与图像识别方法，包括沥青混合料图像增强，图像复原(维纳滤波、逆滤波、小波降噪)，图像分割，边缘跟踪，颗粒识别与特征提取(数学形态学运算处理)以及特征参数计算。 建立了基于数字图像处理技术的沥青混合料组成特征识别与评价硬件系统和软件分析系统，并采用Delphi可视化编程语言对该图像处理应用系统软件设计的主要功能模块进行了编程、调试与运行。最后对该系统检测结果与实际设计配合比参数进行了对比分析，给出了误差来源和提出了相应的改进措施。 论文关于沥青混合料组成特征自动识别与评价系统研究的主要成果如下： 1.分析总结了基于数字图像处理技术和面向对象的可视化编程技术的沥青混合料成份组成特征自动识别与评价系统开发的理论基础，在此基础上提出了沥青混合料自动识别与评价系统的硬件结构设计和软件系统结构设计的实现方法。 2.使用Delphi作为应用系统开发平台，借助Matlab数学分析软件，根据实际要求，通过图像增强方法、图像锐化方法、图像复原与小波降噪方法、图像分割方法、特征提取与参数计算方法、图像数据的存储与管理方法、数据拟合方法、Matlab与Delphi接口方法，对沥青混合料特征识别与材料组成特性进行了深入研究，实现了对沥青混合料图像组成特征自动识别与分析评价。 3.针对沥青混合料中的颗粒大小差异大，形状不规则，数量多的特点，运用不同尺寸的结构元素进行数学形态学开运算处理，计算处理前后图像的差异，得到不同粒径集料颗粒的相对比例。因而，采用数学形态学方法解决了对沥青混合料集料颗粒的分离与测量的要求。 4.鉴于现有的边缘跟踪算法简单，但跟踪效果不佳；有些边缘跟踪原理比较复杂，算法又过于繁琐，不适合沥青混合料图像特征分析的使用。在分析了待处理的沥青混合料图像集料颗粒边缘特点后，对现有的边缘跟踪方法提出了改进，得到了处理效果较好的沥青混合料边缘跟踪算法。 5.传统的数据库管理只对常规数据操作，不对非常规数据如图像数据本身进行管理操作，而只是对这种非格式化数据的引用，缺乏对图像数据的并发控制和恢复以及对这类非格式化数据存储空间的分配。为此建立了沥青混合料图像数据库系统，实现了使用图像数据库技术存取与查询大量图像信息的管理，提高了该应用系统的速度和可靠性。 6.对于不同粒径的集料颗粒，一些检测值与沥青混合料的真实值之间误差较大。通过对大量沥青混合料图像采用该图像处理软件系统进行的验证，得到了不同级配下不同粒径集料测量误差的分布规律，并使用了数据拟合方法减小其误差。提高了该应用系统的检测精度。 7.在研究沥青混合料图像处理软件系统时，对matlab、vc++和deIphi之间的接口技术也做了探索性的研究。 8.采用的图像处理方法都是结合沥青混合料自身图像特征，从现有的多种处理算法中通过测试比较而给出的。并且通过Delphi环境下的编程调试，实现了针对沥青混合料组成特征进行自动识别与评价的一套完整的系统。 |
| 作者： | 孙朝云 |
| 专业： | 道路与铁道工程 |
| 导师： | 王秉纲 |
| 授予学位： | 博士 |
| 授予学位单位： | 长安大学 |
| 学位年度： | 2007 |
| 正文语种： | 中文 |
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