本文在深入分析当前沥青混合料级配检测技术的基础上，对图像处理技术在这一领域的应用进行了深入探讨，分析了当前检测技术的不足，确立了本文的研究内容以及需要重点解决的关键技术。确立了通过红外激光器作为辅助光源搭配线阵相机进行矿质混合料图像采集的方案，针对确立的采集方案给出了系统的硬件和软件设计与实现。最后通过试验室和施工现场的试验数据验证了系统的可行性。本文提出利用沥青混合料拌合之前所拍摄的图像进行矿质混合料级配检测的方案，针对系统成像对象的特点引入了可以适应不同矿质混合料流量要求的矿料分料系统，并设计了可以架设在沥青混合料拌合楼传送带上方的集料图像采集硬件系统、实现集料图像采集和硬件系统控制的软件系统。利用本系统进行了试验室内矿料级配检测的大量试验，针对试验中出现的问题，设计了集料图像质量改善提升方案。研究中对线阵CCD相机与LCD光源搭配所拍摄的图像效果进行分析，综合考虑施工现场光线照度不恒定的因素，引入了激光光源作为辅助照明光源，搭配线阵相机进行图像采集，并对两种不同附加光源和附加光源不同照射方式下所得到的图像效果进行了比较分析，最终确立采用线阵激光器施加直射式照射进行图像采集的方案。完成了系统的硬件模块选型与优化、软件功能的设计与实现。利用光电转换模块将相机的电信号转化为光信号进行传输，延长了相机数据的传输距离。建立了由二维图像数据监测矿料级配质量信息的数学模型，通过试验室和施工现场的大量试验验证了模型的有效性。最后，分析了本研究成果在实际推广应用中需要考虑的一些因素，为下一步研究提供了借鉴经验。