[发明专利]一种基于随机森林模型的油石比检测方法

说明书

本发明涉及一种基于随机森林模型的油石比检测方法，属于沥青路面施工控制技术领域。该检测方法为：对多个且不同石油比的马歇尔试件采用CT扫描，获取马歇尔试件不同高度处的CT图像，并划分数据集；采用avizo软件对步骤二获得的CT图进行处理，获得的处理后的CT图像的沥青混合料截面空隙进行提取，并获取空隙面积、空隙率、空隙平均直径空隙信息；基于随机森林算法，输入特征为沥青混合料截面空隙，输出特征为油石比，建立起油石比预估模型。本发明基于随机森林模型的油石比检测方法直接给出了油石比的预测值，可直接对沥青路面施工各阶段油石比的数值进行大概估计，进而控制沥青混合料油石比的波动范围，保证沥青路面的施工质量。

技术领域

本发明涉及一种基于随机森林模型的油石比检测方法，属于沥青路面施工控制技术领域。

背景技术

沥青路面作为我国高等级公路的主要路面类型，具有行车舒适、施工工期短、维修养护方便等优点。为保障沥青路面的服役性能及使用寿命，有必要对沥青路面的施工质量进行控制。油石比作为施工质量关键控制指标，其数值波动情况对沥青路面施工质量的影响非常大。

为了减少油石比在沥青路面施工过程中的波动范围，准确测定油石比拌合阶段的数值显得尤为重要。目前油石比检测的研究重点在于如何提高油石比的检测精度，包括改进现有检测方法，研究开发新的油石比检测方法。现行规范中沥青混合料油石比检测方法主要有三种：射线法、离心分离法和燃烧炉法。目前工地上大多采用离心抽提法对沥青混合料油石比进行检验，该方法的试验时间较长(2h)，精度不足，且需使用具有一定毒性和挥发的三氯乙烯，对试验人员的健康存在一定的危害。因此，本发明旨在探索一种新的油石比检测方法，以控制目标配合比阶段油石比的波动情况，进而保证沥青路面的施工质量。

随着数字图像处理技术的飞速发展，X射线计算机断层成像装置(即CT)的问世，不少研究人员将数字图像技术应用于道路工程中，例如将其运用于识别沥青混合料内部的空隙分布、分析沥青混合料集料形态特征、提取沥青混合料的级配组成等。在沥青混合料切面灰度图像中，集料灰度值最大，颜色较浅(呈淡灰色)；空隙灰度值较小，颜色较深(接近于黑色)，即沥青混合料空隙的提取比较容易实现，且沥青混合料的空隙率与油石比之间存在密切的关系，因此本发明结合图像识别和CT技术，通过获取目标配合比阶段沥青混合料CT图像中的空隙信息，建立起一个油石比识别模型，以期在后续阶段，直接通过沥青混合料的切割图像，实现沥青混合料油石比的快速识别。

发明内容

本发明针对图像识别方法不适用于现有的沥青路面施工过程，对于解决大体量沥青混合料油石比的检测仍存在局限性的问题，提供了基于随机森林模型的油石比检测方法为油石比检测提出了一种新的思路，为施工过程中控制油石比波动范围提供了一种新的方法。

本发明采用如下技术方案：

本发明所述的基于随机森林模型的油石比检测方法，包括以下步骤：

步骤一、在目标配合比阶段，制备多个马歇尔试件，并对多个马歇尔试件依次进行编号；

步骤二、对多个且不同石油比的马歇尔试件采用CT扫描，获取马歇尔试件不同高度处的CT图像，并划分数据集；

步骤三、采用avizo软件对步骤二获得的CT图像进行统一裁剪、背景矫正、环影去除、中值滤波；获得质量更好，清晰度更佳，便于识别的圆形CT图像；

步骤四、采用avizo软件自带的交互式阈值分割算法对步骤三获得的处理后的CT图像的沥青混合料截面空隙进行提取，并获取空隙面积、空隙率、空隙平均直径空隙信息；

步骤五、基于随机森林算法，输入特征为沥青混合料截面空隙，输出特征为油石比，建立起油石比预估模型。

本发明所述的基于随机森林模型的油石比检测方法，所述步骤一中相邻两组马歇尔试件，油石比的最小差值为0.5％。