关于视频的乳化沥青颗粒粒度分布参数的研究

魏立岩

（衡水学院分院，河北 衡水 053000)

对乳化沥青粒度分布进行检测，一些研究单位使用进口的激光粒度分析仪，该仪器价格昂贵，操作复杂，不利于在生产过程中对乳化沥青颗粒粒度分布进行监测。基于图像处理技术的乳化沥青、改性沥青颗粒分析方法随着计算机、显微技术的成熟得到了较快发展，左文军[1]提出一种显微摄像法，通过人工对乳化沥青沥青颗粒照片的观察、计算得到其粒度分布信息；黄卫东[2]、肖鹏[3]等借助图像技术，对改性沥青的显微照片下的形态、粒度分布进行了研究，这些研究表明，通过显微放大技术和数字成像技术获取乳化沥青颗粒粒度分布信息是可行的，但目前，对试验过程中数据的变异性讨论较少，仅对单张照片进行分析计算，自动化程度不高。本文采用视频处理技术，对显微镜中的乳化沥青样品图像进行连续采样，统计乳化沥青颗粒总体分布规律，减少粒度参数的变异性对结果的影响，提高分析准确度和自动化程度。

一、粒度参数

参照激光粒度分析仪的颗粒粒度分布参数，采用中值粒径D50、细端粒径D10、粗端粒径D90、跨度Span和均匀度Uniformity表征图像中的乳化沥青颗粒粒度的分布特征。这些参数定义如下。

（1) 中值粒径

以乳化沥青颗粒体积计，有 50%的颗粒粒径大于此粒径，且有50%的粒径小于此粒径，它反映了溶液中乳化沥青颗粒的平均粒径的大小。

（2) 细端粒径

以体积计，表示粒径小于它的颗粒占总体的10%，此值是样品的细端粒度指标。

（3) 粗端粒径

以体积计，表示粒径小于它的颗粒占总体的90%，此值是样品的粗端粒度指标。

（4) 分布范围

表示粒径分布区间，定义为：Span=（D90- D10)/ D50，Span越大，粒径分布越广。

（5) 均匀度

表示粒度偏离中值的绝对偏差。

二、视频处理流程

图2 乳化沥青颗粒图像处理流程

首先对显微放大系统进行标定，获得图像像素与实际尺寸的换算系数；将乳化沥青稀释100倍后，滴到载玻片上，盖上盖玻片，置于显微镜下观察，调整好焦距后，利用CCD进行图像连续采集，图片保存于计算机中。在对视频图像处理过程中，首先对图像滤波，去除噪声，由于乳化沥青颗粒与背景光的颜色区分度较大，可采用简单的二值化方法，如最大类间方差法进行分割；乳化沥青颗粒四周灰度较深，中间灰度较浅，分割后，往往中心部位存在孔洞，对这些二值化后的孔洞进行填充；由于视野中乳化沥青颗粒浓度较高和颗粒运动的原因，部分颗粒粘连在一起，对粒度分析精度影响较大，需对粘连颗粒进行切割；部分颗粒位于视野的边缘，颗粒在图像中是不完整的，借助颗粒的形状因子过滤视野图像中不完整的颗粒，最后对图像中剩余颗粒进行计数，计算各颗粒的面积，体积，直径以及粒度参数。

2.1 系统组成结构

视频检测系统由显微镜、计算机、CCD及连接设备组成。显微镜是视频检测的关键部件，通常可采用400倍的放大效果即可观察到稀释后乳化沥青颗粒；CCD是系统的成像设备，分辨率在一百万像素即可，可连续自动采集视野中的图像，它由图像转接口与显微镜相连，代替目镜提供足够的放大倍数；CCD与计算机的连接是由图像采集卡完成，该设备具有较高的采集速率，且以独占的方式使用内存空间，因此高速采集时，图像数据的完整性得到了保证。

三、可行性研究

（1) 通过视频显微检测系统，可以得到乳化沥青颗粒的细观图像，由图像可计算乳化沥青的颗粒粒度分布参数，每张图像计算得到的粒度参数存在较大变异性，因此当采集的图像数量足够多时，计算得到的平均粒度参数能够较好的反映乳化沥青颗粒粒度分布。

（2) 由图像计算乳化沥青颗粒粒度，首先要对视频显微成像系统的放大倍数进行标定，乳化沥青细观图像经过预处理，二值化，填充孔洞，粘连颗粒切割，不完整颗粒过滤等步骤后，由图像中每个颗粒的粒径可计算得到粒度分布参数。

（3) 由于乳化沥青颗粒在显微镜视野中无规则流动，由图像计算得到的粒度参数均存在较大变异性，必须保证足够多的图像采集数量，通过求平均的方法减少变异性对粒度分布参数的影响。

[1]左文军，乳化沥青颗粒大小的显微摄影测试法[J].筑路机械与施工机械化，1990；7（24)：30～34.

[2]黄卫东，孙立军.聚合物改性沥青显微结构及量化研究.公路交通科技，2002（6)：9～11.

[3]肖鹏，康爱红，刘蓓蓓.荧光显微分析方法量化改性沥青性能的研究[J].石油沥青，2005，6，45～48

[4]谢凤英，赵丹培.Visual C++数字图像处理[M].北京：电子工业出版社，2008.