随着科学技术不断发展沥青混合料路面的材料、结构及摊铺方法不断的改进和完善，但通过对路面芯样的检测依旧是评价沥青混合料材料和性能的主要方法，芯样检测是快捷、直观、有效的沥青混合料检测手段。本研究的主要目的是通过使用X-ray CT(X-ray Computerized Tomography)或数码相机等方法获得沥青路面芯样的断面图，并利用图像处理技术对图像进行灰度化、图像增强及灰度图像的二值化分割等处理，然后对试件断面图像中的集料、沥青砂浆和空隙进行识别，提取试件的空隙率、空隙特征，分析矿料级配和沥青混合料的均匀特性，并根据数字图像建立离散元模型进行间接拉伸实验模拟，获得如下成果。1）利用X-ray CT或者数码相机对沥青混合料路面芯样进行断面拍照，利用数字图像处理技术对断面照片进行了处理，总结了适用于沥青混合料路面芯样断面图的处理方法和路径；2）研究引入了体视学理论，根据沥青混合料试件断面图中集料的二维信息计算出集料的三维分布结果，并将集料的三维分布结果和设计配合比进行对比，推出沥青混合料骨料修正系数以便于通过数字图像处理技术计算沥青混合料的级配组成；3）通过对芯样断面图的处理计算了沥青混合料的空隙率，描述了空隙特征，分析评价了沥青混合料芯样中集料的横向均匀性和竖向均匀性，并提出了新的评价方法；4）基于数字图像技术重构了沥青混合料数字试件，并数值模拟沥青混合料间接拉伸实验，分析了沥青混合料细观力学特性和力链分布结果。