-1，j'）、α'，j' -1)、a' +i，j'）、 α'，j' +ι)、α' +i，j' +ι)、α' +i，j' -l)、α' -1，j' +i)共九個(gè)點(diǎn)）作為中心點(diǎn)，再通過 式（1-1)計(jì)算各點(diǎn)對應(yīng)的N*N(實(shí)施例中為以各點(diǎn)為中心的像素21*21范圍）區(qū)域范圍內(nèi) 的灰度矩陣g(x' i，y' i)與初始灰度矩陣f(Xi，yj的相關(guān)系數(shù)，將各點(diǎn)對應(yīng)的相關(guān)系數(shù)輸 入數(shù)學(xué)計(jì)算軟件，通過擬合形成二次曲面，獲得一個(gè)上凸的二次曲面，并求得該曲面最高點(diǎn) 對應(yīng)的位置，作為這幀圖像上待測量點(diǎn)具有亞像素精度的新位置（x3, y3)。
[0054] 具體的，使用二次曲面擬合軟件進(jìn)行曲面擬合時(shí)，擬合平面與圖像中的平面相對 應(yīng)，相關(guān)系數(shù)對應(yīng)的坐標(biāo)垂直于擬合平面。
[0055] 具體的，本領(lǐng)域技術(shù)人員可使用各種使用的二次曲面擬合軟件，在本發(fā)明具體實(shí) 施例中，所使用的軟件為MATLAB。
[0056] 優(yōu)選的，所述待測梁試件不需要進(jìn)行打磨、粉刷等處理。
[0057] 本發(fā)明第二方面提供一種道路材料彎拉性能測試系統(tǒng)，包括待測梁試件，所述待 測梁試件上設(shè)有固定直線段作為測量線段，還包括監(jiān)測該測量線段的視頻采集設(shè)備、以及 接收視頻采集設(shè)備采集的測量線段的變化圖的圖像識別測量系統(tǒng)，所述圖像識別測量系統(tǒng) 根據(jù)施加荷載后測量線段相對于施加荷載前測量線段長度的變化，計(jì)算材料彎拉模量。
[0058] 所述道路材料彎拉性能測試系統(tǒng)在使用時(shí)，使用方法如上所述的道路材料彎拉性 能測試方法所示。
[0059] 本發(fā)明第三方面提供所述道路材料彎拉性能測試方法在道路材料性能測試領(lǐng)域 的用途。
[0060] 優(yōu)選的，具體為在彈性道路材料（如鋼材、水泥混凝土等）、粘彈性道路材料（如瀝 青混合料、二灰穩(wěn)定碎石等）彎拉性能測試領(lǐng)域的用途。
[0061] 更優(yōu)選的，具體為在粘彈性道路材料彎拉性能測試領(lǐng)域的用途。
[0062] 本發(fā)明發(fā)明人利用圖像測量方法觀測材料變形，采用高速攝像機(jī)后，采樣頻率可 達(dá)2000Hz以上，從而實(shí)現(xiàn)道路材料彎拉性能高頻測量，填補(bǔ)這一領(lǐng)域的研究空白。本發(fā)明 所提供的道路材料彎拉性能測試方法不僅能夠?qū)崿F(xiàn)道路材料彎拉性能的高頻測量，還具有 良好的測量精度，具高度產(chǎn)業(yè)利用價(jià)值。
【附圖說明】
[0063] 圖1顯示為采樣點(diǎn)布設(shè)位置
[0064] 圖2顯示為本發(fā)明實(shí)施例2梁內(nèi)撓度場。
[0065] 圖3顯示為本發(fā)明實(shí)施例2全時(shí)間段點(diǎn)位移變化趨勢圖。
[0066] 圖4顯示為本發(fā)明實(shí)施例3應(yīng)變測量精度校核圖-1。
[0067] 圖5顯示為本發(fā)明實(shí)施例3應(yīng)變測量算法示意圖。
[0068] 圖6顯示為本發(fā)明二次曲面擬合結(jié)果示例示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0069] 以下通過特定的具體實(shí)例說明本發(fā)明的實(shí)施方式，本領(lǐng)域技術(shù)人員可由本說明書 所揭露的內(nèi)容輕易地了解本發(fā)明的其他優(yōu)點(diǎn)與功效。本發(fā)明還可以通過另外不同的具體實(shí) 施方式加以實(shí)施或應(yīng)用，本說明書中的各項(xiàng)細(xì)節(jié)也可以基于不同觀點(diǎn)與應(yīng)用，在沒有背離 本發(fā)明的精神下進(jìn)行各種修飾或改變。
[0070] 須知，下列實(shí)施例中未具體注明的工藝設(shè)備或裝置均采用本領(lǐng)域內(nèi)的常規(guī)設(shè)備或 裝置。
[0071] 此外應(yīng)理解，本發(fā)明中提到的一個(gè)或多個(gè)方法步驟并不排斥在所述組合步驟前后 還可以存在其他方法步驟或在這些明確提到的步驟之間還可以插入其他方法步驟，除非另 有說明；還應(yīng)理解，本發(fā)明中提到的一個(gè)或多個(gè)設(shè)備/裝置之間的組合連接關(guān)系并不排斥 在所述組合設(shè)備/裝置前后還可以存在其他設(shè)備/裝置或在這些明確提到的兩個(gè)設(shè)備/裝 置之間還可以插入其他設(shè)備/裝置，除非另有說明。而且，除非另有說明，各方法步驟的編 號僅為鑒別各方法步驟的便利工具，而非為限制各方法步驟的排列次序或限定本發(fā)明可實(shí) 施的范圍，其相對關(guān)系的改變或調(diào)整，在無實(shí)質(zhì)變更技術(shù)內(nèi)容的情況下，當(dāng)亦視為本發(fā)明可 實(shí)施的范疇。
[0072] 本發(fā)明所提供的道路材料彎拉性能測試方法用于測定道路工程材料彎拉性，本領(lǐng) 域技術(shù)人員可選擇不同的在圖像識別測量系統(tǒng)上計(jì)算施加荷載過程中測量線段的長度的 軟件，在實(shí)施例中所使用的具體軟件類型為MATLAB2014a。所述彎拉性能測試方法能夠通過 圖像識別方法計(jì)算在加載實(shí)驗(yàn)中的撓度和應(yīng)變，系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)將拍攝得到的視頻分解為圖 片、設(shè)置識別參數(shù)、測量不同位置撓度和應(yīng)變、以Excel表格形式輸出測量結(jié)果等功能。
[0073] 在使用過程中，匹配區(qū)域設(shè)定矩形子區(qū)大小為Y*X(單位：像素），Y、X依次為兩個(gè) 文本框內(nèi)的值，默認(rèn)值：20*20。
[0074] 匹配區(qū)域過小，易受到噪聲影響，匹配區(qū)域過大，運(yùn)算速度降低，一般情況下，匹配 區(qū)域范圍應(yīng)當(dāng)大于5*5,小于40*40。
[0075] 起始幀作為整個(gè)測量過程中的初始圖像，截止幀作為最后一副圖像。
[0076] Υ、X搜索范圍=3*3 ;濾波參數(shù)=0 ;
[0077] 標(biāo)定系數(shù)Cf和d，在應(yīng)變測量時(shí)無需設(shè)定。
[0078] 實(shí)施例1 :位移精度測量
[0079] 考慮到撓度場、應(yīng)變測量的基礎(chǔ)都是位移測量，因此有必要對圖像識別單點(diǎn)位移 測量精度進(jìn)行校核。具體可采用以下兩種算法中的任意一種，其中亞像素級別定位相對于 像素級別定位精度更高，具體如下：
[0080] 步驟一：像素級別定位
[0081] (1)在變形之前的圖像上選取以待測點(diǎn)為中心的N*N(N優(yōu)選為奇數(shù)，實(shí)施例中的 范圍為像素21*21的正方形區(qū)域）矩形區(qū)域作為子區(qū)，記錄其灰度信息；
[0082] (2)在變形之后的圖像上原位置周圍的區(qū)域，以N*N為區(qū)域逐個(gè)計(jì)算相關(guān)系數(shù)，以 尋找與原灰度信息相似度最高的子區(qū)域；
[0083] (3)相似度最高的子區(qū)域的中心即為變形之后待測點(diǎn)的位置，實(shí)現(xiàn)像素級別定位。
[0084] 步驟二：亞像素級別定位：
[0085] (1)在變形之前的圖像上選取以待測量點(diǎn)為中心的N*N(N優(yōu)選為奇數(shù)，實(shí)施例中 的范圍為像素21*21的正方形區(qū)域）的矩形區(qū)域作為子區(qū)，其中a為子區(qū)邊長，記錄子區(qū)的 灰度矩陣f (Xy yj，以及位置測量點(diǎn)Pi (Xl，yl);
[0086] (2)在變形之后的圖像上，在子區(qū)初始位置Pl(xl，yl)周圍合適大小作為搜索區(qū) 域，以搜索區(qū)域內(nèi)每一個(gè)點(diǎn)P(X'，y'）為中心的N*N范圍可以得到相應(yīng)子區(qū)的灰度矩陣 g(x' i，y' i)。利用式（1-1)求g(x' i，y' i)與初始灰度矩陣f的相關(guān)系數(shù)Cx，,y，;比較求出 搜索范圍內(nèi)所有點(diǎn)對應(yīng)的相關(guān)系數(shù)，找到最大值Cmax = Ci'，j'，其對應(yīng)的中心點(diǎn)位置坐標(biāo) (i'，j'）作為這幀圖像上待測量點(diǎn)具有整像素精度的新位置（x2，y2);
[0087] (3)由第二步得到的相關(guān)系數(shù)最大值ci'，j'所對應(yīng)的點(diǎn)α'，j'），再以α'，j'） 點(diǎn)周圍的各點(diǎn)（具體為 α'，j'）、α' -1，j' -1)、α' -1，j'）、α'，j' -1)、a' +i，j'）、 α'，j' +ι)、α' +i，j' +ι)、α' +i，j' -l)、α' -1，j' +i)共九個(gè)點(diǎn)）作為中心點(diǎn)，再通過 式（1-1)計(jì)算各點(diǎn)對應(yīng)N*N(實(shí)施例中為以各點(diǎn)為中心的像素21*21范圍）區(qū)域范圍內(nèi)的 灰度矩陣g(x' y y' J與初始灰度矩陣fUy yj的相關(guān)系數(shù)，將各點(diǎn)對應(yīng)的相關(guān)系數(shù)輸入 MATLAB二次曲面擬合軟件，擬合平面與圖像中的平面相對應(yīng)，相關(guān)系數(shù)對應(yīng)的坐標(biāo)垂直于 擬合平面，獲得一個(gè)上凸的二次曲面，并求得該曲面最高點(diǎn)對應(yīng)的像素位置，作為這幀圖像 上待測量點(diǎn)具有整像素精度的新位置（x3, y3)(圖6所示為二次曲面擬合結(jié)果示例）。
[0088] (4)可使用本方法對變形之后的各圖像進(jìn)行計(jì)算，采取第二、三步的操作，可得到 測量點(diǎn)在各變形之后的圖像上的位置，與初始位置相比較得到測量點(diǎn)在每一幀圖像上發(fā)生 的位移。實(shí)施例中具體采用的方法為亞像素級別定位。
[0089] 試驗(yàn)方式：
[0090] 首先利用美國MTS公司生產(chǎn)的MTS-810型材料性能測試儀的壓頭任意移動(dòng)某一長 度，然后利用千分表（精度0.001mm)讀取這一長度作為真值，同時(shí)利用圖像識別法對這一 長度進(jìn)行識別（利用圖像識別系統(tǒng)（上述亞像素級別定位）監(jiān)測MTS-810的壓頭運(yùn)動(dòng)長 度）。
[0091] 具體結(jié)果如表1所示，最大差值0. 006mm，由于千分表的精度要比圖像識別法的精 度目標(biāo)高一個(gè)數(shù)量級，因此認(rèn)為校核結(jié)果可靠。
[0092] 表 1
[0093]
[0094] 考慮到最大誤差為0. 006mm，因此認(rèn)為本發(fā)明的長度測量精度達(dá)到預(yù)期要求。
[0095] 實(shí)施例2
[0096] 撓度測量依托已有的識別方法，可識別任意點(diǎn)在加載前后的位置變化。
[0097] 試驗(yàn)方式：
[0098] 采用輪碾成型后切制的機(jī)制70#瀝青的AC-13小梁（長250mm±2. 0mm、寬 30mm±2. 0mm，高35mm±2. 0mm的棱柱體（長方體）），跨徑為200mm±0. 5mm，在梁正面 (250mm*35mm)內(nèi)建立坐標(biāo)系，以毫米為單位長度。以下各實(shí)驗(yàn)案例采用的瀝青小梁均與此 相同。以梁底面中心水平方向每隔lcm選擇一個(gè)采樣