關(guān)于視頻的乳化瀝青顆粒粒度分布參數(shù)的研究

魏立巖

（衡水學(xué)院分院，河北 衡水 053000)

對乳化瀝青粒度分布進行檢測，一些研究單位使用進口的激光粒度分析儀，該儀器價格昂貴，操作復(fù)雜，不利于在生產(chǎn)過程中對乳化瀝青顆粒粒度分布進行監(jiān)測。基于圖像處理技術(shù)的乳化瀝青、改性瀝青顆粒分析方法隨著計算機、顯微技術(shù)的成熟得到了較快發(fā)展，左文軍[1]提出一種顯微攝像法，通過人工對乳化瀝青瀝青顆粒照片的觀察、計算得到其粒度分布信息；黃衛(wèi)東[2]、肖鵬[3]等借助圖像技術(shù)，對改性瀝青的顯微照片下的形態(tài)、粒度分布進行了研究，這些研究表明，通過顯微放大技術(shù)和數(shù)字成像技術(shù)獲取乳化瀝青顆粒粒度分布信息是可行的，但目前，對試驗過程中數(shù)據(jù)的變異性討論較少，僅對單張照片進行分析計算，自動化程度不高。本文采用視頻處理技術(shù)，對顯微鏡中的乳化瀝青樣品圖像進行連續(xù)采樣，統(tǒng)計乳化瀝青顆粒總體分布規(guī)律，減少粒度參數(shù)的變異性對結(jié)果的影響，提高分析準確度和自動化程度。

一、粒度參數(shù)

參照激光粒度分析儀的顆粒粒度分布參數(shù)，采用中值粒徑D50、細端粒徑D10、粗端粒徑D90、跨度Span和均勻度Uniformity表征圖像中的乳化瀝青顆粒粒度的分布特征。這些參數(shù)定義如下。

（1) 中值粒徑

以乳化瀝青顆粒體積計，有 50%的顆粒粒徑大于此粒徑，且有50%的粒徑小于此粒徑，它反映了溶液中乳化瀝青顆粒的平均粒徑的大小。

（2) 細端粒徑

以體積計，表示粒徑小于它的顆粒占總體的10%，此值是樣品的細端粒度指標。

（3) 粗端粒徑

以體積計，表示粒徑小于它的顆粒占總體的90%，此值是樣品的粗端粒度指標。

（4) 分布范圍

表示粒徑分布區(qū)間，定義為：Span=（D90- D10)/ D50，Span越大，粒徑分布越廣。

（5) 均勻度

表示粒度偏離中值的絕對偏差。

二、視頻處理流程

圖2 乳化瀝青顆粒圖像處理流程

首先對顯微放大系統(tǒng)進行標定，獲得圖像像素與實際尺寸的換算系數(shù)；將乳化瀝青稀釋100倍后，滴到載玻片上，蓋上蓋玻片，置于顯微鏡下觀察，調(diào)整好焦距后，利用CCD進行圖像連續(xù)采集，圖片保存于計算機中。在對視頻圖像處理過程中，首先對圖像濾波，去除噪聲，由于乳化瀝青顆粒與背景光的顏色區(qū)分度較大，可采用簡單的二值化方法，如最大類間方差法進行分割；乳化瀝青顆粒四周灰度較深，中間灰度較淺，分割后，往往中心部位存在孔洞，對這些二值化后的孔洞進行填充；由于視野中乳化瀝青顆粒濃度較高和顆粒運動的原因，部分顆粒粘連在一起，對粒度分析精度影響較大，需對粘連顆粒進行切割；部分顆粒位于視野的邊緣，顆粒在圖像中是不完整的，借助顆粒的形狀因子過濾視野圖像中不完整的顆粒，最后對圖像中剩余顆粒進行計數(shù)，計算各顆粒的面積，體積，直徑以及粒度參數(shù)。

2.1 系統(tǒng)組成結(jié)構(gòu)

視頻檢測系統(tǒng)由顯微鏡、計算機、CCD及連接設(shè)備組成。顯微鏡是視頻檢測的關(guān)鍵部件，通常可采用400倍的放大效果即可觀察到稀釋后乳化瀝青顆粒；CCD是系統(tǒng)的成像設(shè)備，分辨率在一百萬像素即可，可連續(xù)自動采集視野中的圖像，它由圖像轉(zhuǎn)接口與顯微鏡相連，代替目鏡提供足夠的放大倍數(shù)；CCD與計算機的連接是由圖像采集卡完成，該設(shè)備具有較高的采集速率，且以獨占的方式使用內(nèi)存空間，因此高速采集時，圖像數(shù)據(jù)的完整性得到了保證。

三、可行性研究

（1) 通過視頻顯微檢測系統(tǒng)，可以得到乳化瀝青顆粒的細觀圖像，由圖像可計算乳化瀝青的顆粒粒度分布參數(shù)，每張圖像計算得到的粒度參數(shù)存在較大變異性，因此當采集的圖像數(shù)量足夠多時，計算得到的平均粒度參數(shù)能夠較好的反映乳化瀝青顆粒粒度分布。

（2) 由圖像計算乳化瀝青顆粒粒度，首先要對視頻顯微成像系統(tǒng)的放大倍數(shù)進行標定，乳化瀝青細觀圖像經(jīng)過預(yù)處理，二值化，填充孔洞，粘連顆粒切割，不完整顆粒過濾等步驟后，由圖像中每個顆粒的粒徑可計算得到粒度分布參數(shù)。

（3) 由于乳化瀝青顆粒在顯微鏡視野中無規(guī)則流動，由圖像計算得到的粒度參數(shù)均存在較大變異性，必須保證足夠多的圖像采集數(shù)量，通過求平均的方法減少變異性對粒度分布參數(shù)的影響。

[1]左文軍，乳化瀝青顆粒大小的顯微攝影測試法[J].筑路機械與施工機械化，1990；7（24)：30～34.

[2]黃衛(wèi)東，孫立軍.聚合物改性瀝青顯微結(jié)構(gòu)及量化研究.公路交通科技，2002（6)：9～11.

[3]肖鵬，康愛紅，劉蓓蓓.熒光顯微分析方法量化改性瀝青性能的研究[J].石油瀝青，2005，6，45～48

[4]謝鳳英，趙丹培.Visual C++數(shù)字圖像處理[M].北京：電子工業(yè)出版社，2008.