關于視頻的乳化瀝青顆粒粒度分布參數的研究

魏立巖

（衡水學院分院，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，操作復雜，不利于在生產過程中對乳化瀝青顆粒粒度分布進行監測。基于圖像處理技術的乳化瀝青、改性瀝青顆粒分析方法隨著計算機、顯微技術的成熟得到了較快發展，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；黃衛東[2]、肖鵬[3]等借助圖像技術，對改性瀝青的顯微照片下的形態、粒度分布進行了研究，這些研究表明，通過顯微放大技術和數字成像技術獲取乳化瀝青顆粒粒度分布信息是可行的，但目前，對試驗過程中數據的變異性討論較少，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，對顯微鏡中的乳化瀝青樣品圖像進行連續采樣，統計乳化瀝青顆粒總體分布規律，減少粒度參數的變異性對結果的影響，提高分析準確度和自動化程度。

一、粒度參數

參照激光粒度分析儀的顆粒粒度分布參數，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進行標定，獲得圖像像素與實際尺寸的換算系數；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，調整好焦距后，利用CCD進行圖像連續采集，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，計算各顆粒的面積，體積，直徑以及粒度參數。

2.1 系統組成結構

視頻檢測系統由顯微鏡、計算機、CCD及連接設備組成。顯微鏡是視頻檢測的關鍵部件，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是系統的成像設備，分辨率在一百萬像素即可，可連續自動采集視野中的圖像，它由圖像轉接口與顯微鏡相連，代替目鏡提供足夠的放大倍數；CCD與計算機的連接是由圖像采集卡完成，該設備具有較高的采集速率，且以獨占的方式使用內存空間，因此高速采集時，圖像數據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，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，每張圖像計算得到的粒度參數存在較大變異性，因此當采集的圖像數量足夠多時，計算得到的平均粒度參數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的放大倍數進行標定，乳化瀝青細觀圖像經過預處理，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。

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

[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]黃衛東，孫立軍.聚合物改性瀝青顯微結構及量化研究.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++數字圖像處理[M].北京：電子工業出版社，2008.