沥青路面的路用性能受诸多因素影响。矿质集料颗粒的形状、棱角性以及纹理等形态特征影响沥青路面的耐久性、工作性、抗剪、疲劳等性能,集料颗粒形态特征的检测是保障沥青路面性能的基础。在沥青混合料生产过程中,矿质混合料的级配有时会产生偏离,导致生产的沥青混合料性能下降,拌合过程中矿质混合料级配的实时采集与评价是保障沥青混合料性能的重要措施。在沥青路面施工中,沥青混合料矿料级配组成的检测同样是施工质量过程控制的重要内容。现有的试验检测方法耗时较长,检测结果的滞后会对摊铺的沥青路面性能产生影响。本文利用数字图像处理技术,实现了矿质集料颗粒形态特征提取与分析、矿质混合料级配的实时采集与评价以及沥青混合料级配组成特征识别与分析。论文研究了数字图像处理技术在道路材料检测中的应用,利用对比度约束的直方图变换实现沥青混合料灰度图像的增强,利用二值形态学实现了集料颗粒图像的边缘检测,最后选择C#图像处理中的指针法实现了图像处理与分析应用程序的开发。利用自行设计的多功能图像采集平台,采集了不同粒径石灰岩集料颗粒以及不同岩性的粗集料颗粒图像,通过颗粒分析研究了集料颗粒的粒径均值、圆形度、棱角性、纹理等形态特征的分布。设计磨耗试验对石灰岩粗集料颗粒分别进行500次和1000次磨耗,而后采集了不同磨耗次数的粗集料颗粒图像,研究了磨耗对粗集料圆形度、棱角性以及纹理等特征的影响;利用不同磨耗次数的粗集料颗粒以一定级配成型车辙试件,通过车辙试验研究了磨耗对沥青混合料高温车辙性能的影响。设计了沥青混合料冷料仓室内模拟装置,选择E2V线阵摄像机、Solios图像采集卡、尼康镜头、辅助光源以及相应的图像采集软件,搭建了室内矿质混合料图像实时采集平台。研究了辅助光源对成像的影响,选择了红外激光作为辅助光源,研究了线阵摄像机线周期对成像的影响,确定了线阵摄像机的最佳的线周期,最后利用双缓存技术实现了跌落状态的矿质混合料图像的高质量实时采集与处理。设计了沥青路面芯样旋转承载装置,搭建了基于Basler L402K线阵摄像机的沥青路面芯样图像采集平台,利用Matrox Mil 8.0实现了图像的连续采集及存储。利用Visual C#.NET 2008设计了沥青混合料图像分析软件,实现了沥青混合料图像的灰度化、阈值分割、二值形态学滤波、边缘跟踪以及颗粒分析等处理,最终实现了沥青混合料级配组成的检测分析。矿粉在沥青混合料中具有比较重要的作用。论文提出了一种基于图像分析的名为比色法的矿粉含量分析方法。该方法利用图像分析技术,采集不同沥青、不同矿粉含量的沥青胶浆图像,通过归一化直方图分析得到其直方图参数并存储在基准比色表中供后续的查询与匹配。在实际的检测过程中,已知沥青类型及矿粉类型,采集沥青混合料断面图像,对灰度图像进行灰度切片变换得到沥青胶浆部分图像并进行归一直方图分析,得到沥青胶浆部分图像的归一直方图,然后利用相关方法对两个直方图进行比较,从而判别该沥青混合料的矿粉含量。粉胶比为0.8和1.6的沥青胶浆的图像分析及后续检测匹配的结果表明,比色法能够实现沥青混合料矿粉含量的检测,随着比色表的逐渐完善,其功能将更加强大。