断 面 画 像 解 析 に よ る開 粒 系 アス フ ァル ト混 合 物 の 評 価 につ いて
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(2) 表‑4か. さ体積 によ る間隙率. (A)ポ. 表‑5供. ー ラ ス ア ス フ ァ ル ト(K30A‑No12). 試体の ノイズ処理段 階 と解 析の種類. (B)粗. ‑プH(偏. 図‑1試 料 混合物 の ノイズ処 理済み画像例. 平 率 をパ ラ メ ー タ とす る)の 三 系 統 で あ る. グル ー プKは. 目標 空 隙 率 を30%か. 。. ら15%ま で に 設 定 し した 後,間 隙 相 、 骨材 粒 子 、 細 粒 重 点 相 の3値 に分 類 し. た ポ ー ラ ス ア ス フ ァル ト3種 と粗 粒 ア ス コ ン1種 の 計4 種 で あ る。K30Aな どの 記 号Aは の で45℃. で2時. た 。 デ ー タ 解 析 に はパ ソコ ン を用 い た 。 トラバ ー ス を行 な っ た も. 間 の 条 件 で あ る 。 グ ル ー プMとHは. 粒 度 ア ス フ ァ ル トコ ン ク リ ー ト(K10A‑No12). 図‑1は3値. 他. へ の 分 類 処 理 をお こな っ た 画像 デ ー タ の. 例 を示 した もの で 、上 段 は ポー ラ ス ア ス フ ァル ト混 合 物. の機 関 か ら提 供 い た だ い た ポ ー ラ ス ア ス フ ァル トで あ る 。. 下 段 は 比較 の た め に加 え た粗 粒 度 ア ス フ ァル トコ ン ク リ ー トで あ る 。 間 隙 は オ レ ンジ色 に 着 色 さ れ て い るが こ の. グ ル ー プMの 砕 石 粒 径 条 件 は6号 砕 石 を分 級 して 設 定 し た も の で あ る。 ま た,グ ル ー プHの 偏 平 率 は,骨 材 粒 子. 図 で は 中 間色 で示 さ れ て い る。. で 長 辺 ・短 辺 の 比 が3以 上 の も の が 含 まれ て い る割 合 で. 画 像 デ ー タ の準 備 は 次 の手 順 で行 な う。 ・ス テ ヅ プ1:ス キ ャナ ー か らの8色 イ メー ジデ ー タ の. あ る。 た だ し偏 平 率 と同 時 に粒 径 な どの 因 子 も 変化 して い る。 なお 、 本報 告 で は 骨 材 の偏 平 率 と画 像 図形 との 関. 取 り込 み 。 ・ス テ ッ プ2:オ. 係 に つ いて は検 討 して い な い 。. (2)供 試体 の 作 成 ・供 試体 は ロー ラ ー で 締 め 固 め られ た 高 さ約5cm. 号R:赤),骨 の3値 、幅. ス ライ ス す る 。 ・均 一 区 間 の ば らつ き を解 析 す る 目的 で. 域 の 置 換 え+に 行 な った 。 ・ス テッ プ4:画. 、 連続 す る8面. 粒 相(B:黒). つ か の単 純 な ノ イ ズ 処 理 法 を組 み合 わ. じみ と思 わ れ る パ タ ー ン の 置 換 え を 像 エ デ ィタ を 用 い. 、 図形 の修 正 を 行 な. う。 これ は 、主 と して 連 接 した骨 材 粒 子 の 分 離 と骨 材 粒 子 図 形 上 の よ ごれ の 除 去 で あ る。 ・ス テ ッ プ5:解 析 の 前 処 理 と して 、 細 か い骨 材 粒 子 は. 画 像 解 析 用 供 試 体 と同 じ条 件 で 作 成 した供 試. 体 ブ ロ ック に つ い て 測 定 した か さ体 積 法 に よ る推 定 空 隙. 細 粒 充 填 相 に組 入れ 、輪 郭 が あ る値 以 上 露 出 して い る. 率 で あ る。. 3.画. 色),細. せ た 自動 処 理 を行 な う。 これ は 完 全 に孤 立 した微 小領. の 断 面 を 用 い た。 表‑4は. 材 粒 子(G:灰. ら間 隙 相(記. に集 約 す る。. ・ス テ ップ3:幾. 約10cm、 奥 行 約15cmの ブ ロ ッ ク状 で あ る 。 ・これ に着 色 した 低 粘 度 の エ ポ キ シ樹 脂 を 充填 す る 。 ・この ブ ロ ック を 、 横 断 方 向 を断 面 と して3mm間 隔で. リジ ナ ル の8値(色)か. 粒 子 は 解 析 か ら除 外 す る。 使 用 した 供 試 体 の 部 分 と ノ イ ズ処 理 段 階 お よ び解 析. 像 処 理 法 の概 要. 内容 を表‑5に 示 す 。 角 プ ロッ ク全 域 とは 約13cm角 画 像 デ ー タ の 作 成 に はEPSON製. スキ ャナー. GT6000を 用 い 、原稿 台 に 直接 試 料 を置 い て 解 像 度100DPI (0.254mm)で. 測 定 した 。ス キ ャ ナ ー でRGB8色. で採 取. 試 体 を3mm間. の供. 隔 で ス ラ イ ス した 全 デ ー タ に つ い て ピク セ. ル 統 計 分 析 行 な っ た もの で あ る。 代 表 断 面 は そ の 中 間部 の1断 面 を ピ ック ア ッ プ し比 較 した もの で 、 比 較 の 基 準 デ ー タ を得 る た め に 中 間部4ス. ―168―. ライ ス8面 の 図形 解 析 用.
(3) (B)グ ループK/N. (A)グ ルー プK/A. 図‑2ノ. (C)グ ループM. (D)グ ループH. イ ズ処 理 に伴 う画 素 組 成 の 変 化(代 表 断面) (2)混 合 物 内の 間隙 ・骨材 ・細粒相の量的分布. 画 像 デ ー タ を用 い た。. Kグ ルー プについては、1辺 約12cmの. 4.ア ス ファル ト混合物 断面の画像解析結果. ブ ロックを厚. み3mm間 隔でス ライス した画像 データが得 られ てい るの で ブ ロック全体 の間隙、骨材、細粒分 の分布特性 をあ る. (1)画 素集計 による各相 の組成. 程度 の精度 で測定 す ることが可能で あ る。前記 のステ ッ 図‑2は 代 表断面の空隙、細粒相 、骨材粒子相 の ノイズ. プ3の 処理 条件 に よる画像デー タをデータ採取 条件 を揃. 処理 に関す る推移 をそれぞれ示 した もので あ る。 いずれ. える ことと、計算機 の処 理能力 の関係 か ら断面画像 につ. もステ ップ3の 処理 の段 階で間隙成分 が顕著に減少 す る。. いて も、水平方 向(x)、. 上下方 向(z)各. 々3mm間 隔. 減少 する原 因 として、孤 立 したイ メージの除去は赤色. でサ ンプ リング し、更に6mm間 隔で平滑化 して ブロック. 系 ドッ トの除去 に重点が置かれて い るこ とと、 黒系領 域. 全体 の分布 を求 めた。図‑3に 深さ方向の 間隙 の比率の平. と白系領域 の境界 の赤色は に じみ と して 除去 してい るこ. 面図 と断面 に平行 な方向の比率 の側 面図 を、薄 い方が間. とも原 因 として考 え られ る。. 隙率 が大 きい濃淡 表示で示 した。 図の凡例 の数値 は範 囲. 間 隙相 の減少 は粗粒 アス コンに つい て特 に著 しか っ. の中央値 で ある。ニーデ ィング無 しが右、有 りが左で、. たが この混合物 の画像は赤色系 の ノイズが 目で見て も多. 同 じ混合物がペ ア とな る。 目標間隙率 の大 きいK30の 間. い。 なお、骨材粒 子相は この画像処 理 では増加 す る傾 向. 隙 が多 く、粗粒度 ア スファル トでは少 ないのは明 らかで. があ る。. あ る。すべ ての配合 を通 じて同 じ混合物 は、間隙 の多少、. 図‑2(A)(B)の比較か ら,Kグ ル ー プのニー ディングの. ばた つきの特徴 な どが非常 によ く似 てい る。K25は 均 一. 有無 に関す る対デー タは,別 の ブロ ックの比較 にもか か. 性 があ りK15は 変動が大 きいが透水性 どち らの特性が有. わ らず、K30か らK10ま で非常 によい対応 を示 してい る。. 利 な のか興 味深い。K10(粗 粒)で は周 辺部 に間隙 の大 き. Hグ ル ー プ(偏 平率)に ついては 中間の偏平率の試 料の. い領域 が有 り供試体作成 時に何 等か の理 由が有 りそうに. 細粒相 が多 く骨材粒子 が少ないが、 これが もとのブ ロッ. 思 える。. ク全体 の傾向 とは断言 で きない。. 側 面図の座標 基準 は底 面を深 さ約63mmと. Mグ ルー プ(粒 径 パ ラ メータ)に お いては最 大粒 径. したもので. ある。 したが って、 上面基 準は個 々の ブロ ックのバラ ツ. 11.2mmと 大 きい場合 の ほ うが細 粒相 の黒 い領 域 が多 く. キによ り変動す る。横 方向のデー タ範 囲が垂 直方向に比. なってい る。. べ て約2倍 あ るの で よ り平滑化 され た結果が 予想 された. ステッ プ3で は、図形 の抽出は無理 な段 階であ るが,. が平 面図 とよ く似 た傾 向を示 してい る。. 間隙な ど3種 の相 の比率 はステ ップ4と ほぼ 同 じであ り、 成 分の量的 な検討 には用 いるこ とがで きる。. 同様 のデー タ処理 によ り、K/Nグ ル ー プについて、図 ‑4(左)に 細 粒成分 の平 面分布図、 図‑4(右)に 骨材 粒 子成 分の平面分布 図を示す。それ ぞれ濃度が濃 いほ うが. ―169―.
(4) K30A. K30N. K25A. (A)K/Aグ. K25N. K15A. K15N. K10A. K10N. ルー プ. 図‑3間. B)K/Nグ. ルー プ. 隙成分の鉛直方向割合 の平面分布図および横方向割合の側面分布 図. ―170―.
(5) (A)細. K30N. K30N. K25N. K25N. K15N. K15N. K10N. K10N. (B)骨. 粒 相 分 布(K/N). 材 粒 子 相 分 布(K/N). 図‑4細 粒 成 分 お よ び 骨 材 粒 子 相 の 鉛 直 方 向割 合 の 平 面 分 布 図(K/N) ―171―.
(6) logAREA(pixel). logAREA(pixel>. logAREA(pixel). logAREA(pixel). logAREA(pixel). logAREA(pixel). logAREA(pixel). logAREA(pixel). logAREA(pixel). logAREA(pixel). logAREA(pixel). logAREA(pixel). (A)間 隙 成 分 図‑5間. (B)細 粒 成 分. (C)骨 材 粒 子 成 分. 隙 ・細 粒 ・骨材 各 成 分 の 面 積 の 基 準 分 布 に 対す る 比 曲 線(グ ル ー プ別 ・成 分 別). ―172―.
(7) 表‑7図 形分布から採取する特徴項目. 表‑6グ ル ープKの 図 形 分 布 関数. 表‑8各 断面の特徴データ. 成 分 が 多 い 。細 粒 分 の 分 布 で はK25が. 変 化 が 少 な く、K15. で 変化 が 大 き い こ とが 、間 隙分 布 の 傾 向 を反 映 して い る。 な お、濃 度 が 必 ず しも定 量 的 な数 値 を反 映 して い な いが 、 区分 レベ ル 設 定 の 問題 と思 わ れ る。. (3)間 隙 ・骨 材 ・細 粒 相 の 図 形 分 布. 図形の特 性の解析 は、ステッ プ4の 画像修 正 によ り可 能 にな る。 この処 理は不 明確 な骨材 粒子 の輪郭 を形成 す るのが 目的 であ る。この後得 られ る画像 図形 の特 性には、 図形 の面積、周 囲長 と面積 か ら計算す る円形度 、図 のモ ーメ ン ト解析 か ら得 られる主軸 方向、長軸短 軸の比 な ど があ る。本報 告では次 の処理 によ り、 図形 の面積 の分 布 よ り試料混合物 の特 性の差異 を解析 した。 1)各 ブロ ック1枚 の代表断面 につ いて分析 した。 2)画 像 処理 よ り個 々の図形 を分離 し集約分 類 する。. 図‑5はKグ ルー プの間隙、細粒分、骨材粒 子相 ごとに、. 図形は大 きさで分類 す るが、その範 囲が広範 なので対数. 断面分布 関数値 と基準分布 関数値 の比 をプロ ッ トした も. で層分 け し、全デー タの平均分 布特 性を得 る。. のであ る。 比が4を 越 える点 はフ レー ム上 に表示 す る。. 3)各 混合物 の比較分析 は相 対値 で行 なう。 これは各. これ らは本来 は棒 グラフで表示され るものであ るが、 こ. 面積 レベル ごとに基 準分布関数を定 めてお きそれ との比. こで は値 の絶 対値 よ りも変化 の傾向が その混合物 の特 性. を特 性値 と して用 い る方法 に よった。基準 分布 関数 には、. を示 すもの と思わ れ るので折 れ線で結 んで い る。枠外、. Kグ ル ー プの各供試体 ブ ロックの中央部8断 面 のデー タ. お よび途 中に成 分が ない場 合は不連続 と した。. を総合 した表‑6を 用い る。. 間隙相 について は、もっ とも間隙 を大 き く配合設計 を. これは現実 の混合 物 とは異な る特 性であ るが、基準 関. 行 ったK30配 合 の場 合、 間隙 が他 の配合 に比べ大 きい方. 数 に必要な のはすべての面積 レベル に対応で き ることが. に分布 してい るこ とがそれを裏付 けてい る。K30で は骨. 重要 であ る。各断 面 ごとの試料分布 関数値 と基準 分布 間. 材粒子 の細 かい成 分が少ない ここと細粒相 の孤 立 した成. 数値 の比 とその形 が各断面 の特 性値 とな る。面積基 準 と. 分 が他 の配合 よ り多 いのが特徴 的であ る。. 図形数基 準 では分 布関数の形が異 な るが比較試 料 との比. 逆 に粗粒 アス コ ンは、100ピ クセル 以上の気泡 をほ と. を取 ると多 くの場 合 よ く似 た結果 が得 られ たので ここで. ん ど持 たず、細粒相 はほぼ一体 となってお り、骨材 は小. は面積の比 で検 討 した。. 粒径 の成 分がポー ラス系 よ り明瞭 に多 いのが特 徴であ る。 ―173―.
(8) 各 断 面 の特 徴 を分 類 して グル ー プ化 す る た め に、表‑6. この ような分析 を行な うために、 よ り実用 的な供 試体 の. の よ うな 比 較 的 単 純 な 項 目 を定 め、表‑8の よ う にデ ー タ. 大 きさ と作業 を簡便 にす る切断間隔 を明 らかにす ること. 化 して 対 応 分 析(数. が今後 の課題であ る。. 量 化3類 相 当)を 行 な っ た結 果 が 図. 6で あ る。. ‑. (2)図 形抽 出 と基 準関数値の比較 を組 み合わせ る方法に. 他 と明 瞭 な 違 いが あ る粗 粒 ア ス コ ンK10、 平 均 的 で特 徴 の つ か め な いK15な る。K30か. らH16に. どが 特 異 ケ ー ス と して 扱 わ れ て い. よ り、1サ ンプルで あって もその混合物 の空間的 な特性 をかな り把 握で きるこ とを明 らかに した。図形 の特徴項. い た る一 つ の集 合 は ポ ー ラ ス ア ス フ. ァル ト混 合 物 の特 性 に よ る も の と思 わ れ る。. 目を どの よ うに定 義 するかがまだ問題で あ るが、多 くの データが集積 されれば、数量化理 論な どの併用 に よ りサ ンプル供 試体 の診 断が可能 になろう。. 5.結. 論. (3)こ れ らの結果の意義 は、パ ソコ ンな ど一般 的な事務 機器 を利 用で きる ことであ るが、筆者 等の プログラムで. ポーラスアス ファル トの ような多孔 質 ・粗粒系 の混 合 物 の間隙を充填 ・可視化 して切断 面か ら得 られ る画像情. はマー シ ャル型の供 試体 に対応す るこ とが課題 の一 つで あ る。. 報 を分析 す るため に、 ピクセル情報 の集 計利用 と図形抽 出 によ る特 性関数 化 の2つ の方法 を試み、次の結果 を得. 謝辞:本. た。. 研 究所お よび株 式会社 ブ リヂス トン工業用 品開発部の皆. (1)10数 セ ンチ メー トル角の供試体 内部 の情報 を得 る 目. 様 には多大 のお世話 にな りま した。 ここに謝 意を表 しま. 的で、網羅的 な断面画像採取 とピクセル データの統計 に. す。. 研 究 を行 うにあ た り、福 田道路株式 会社技術. よ り、 間隙、細粒 分、骨材粒子 な どの混合 物特 有の分布 特 性が把握で きることを明 らか に した。. (1996.10.14受. 付). EVALUATION OF OPEN GRADED ASPHALT MIXTURES BY IMAGE ANALYSIS OF CROSS SEC I IONS. Tsuyoshi KAMIJIMA and Kenji HIMENO A fundamental. investigation. physical characteristics.. was made on void structures of porous and coarse graded asphalt mixtures. to combine their geometrical. The voids in the mixture were visualized by filling them up with colored epoxy resin. The mixture. and. was then cut after. hardening and the sections were carefully imaged by a scanner connected to a personal computer system. Every pixel of the scanned image of each section was digitized into three values and geometrical binder are characterized. distributions of void, mineral aggregate, and. as well as each content is quantified. It was found that each mixture has its own specific characteristics. sections, which is presumably related to its mixture properties.. ―174―. in images in cross.
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