(19)国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202210790548.5 (22)申请日 2022.07.05 (71)申请人 山东高速集团有限公司创新研究院 地址 250014 山东省济南市历下区龙奥北 路8号山东高速大厦19 楼1908 申请人 山东交通学院 (72)发明人 辛公锋　龙关旭　赵瑜隆　王福海　 赵之仲　张文亮　尚志强　张泽军　 罗晓雪　 (74)专利代理 机构 山东三邦知识产权代理事务 所(普通合伙) 37308 专利代理师 肖太升 (51)Int.Cl. G01N 21/84(2006.01) G06N 3/04(2006.01)G06N 3/08(2006.01) G06F 30/20(2020.01) (54)发明名称 沥青路面抗滑性能预测系统的构建方法及 其构建的系统 (57)摘要 本发明提供一种沥青路面抗滑性能预测系 统的构建方法， 通过数字图像采集平台获取检测 点的图像， 利用数字图像处理技术和卷积神经网 络分割灰度图像并进行二值化处理； 利用二值化 图像区分裹附沥青的集料和表 面空隙， 结合灰度 图像确定两部分的灰度值之差， 并使用检测的构 造深度值进行标定。 然后， 利用训练后的卷积神 经网络就可以快速而有效地预测指定位置的抗 滑性能， 为道路 建设和管理部门提供决策依据。 权利要求书2页 说明书7页 附图5页 CN 115128074 A 2022.09.30 CN 115128074 A 1.一种沥青路面 抗滑性能预测系统的构建方法， 其特 征在于， 具体步骤如下： (1)采集路面的图片， 并用手工铺 砂法确定采集图片的区域的构造深度检测值； (2)采集的图片利用MATLAB软件转 化为标准化灰度图像； (3)利用卷积神经网络对标准灰度图像进行图像分割和二 值化训练； (4)当训练准确率未达到85％时， 继续训练； 当训练准确率达到85％以上时， 即可结束 训练； 训练完成后暂时保存得到的最佳图像分割模型； (5)对比步骤(3)二值图像和步骤(2)得到的灰度图像， 针对灰度图像， 将与 二值图内白 色区域相对应像素的灰度值取平均值， 同理， 将与黑色区域相对应像素的灰度值取平均值， 然后求白色区域与黑色区域灰度平均值之差 。 (6)利用步骤(1)得到的单张图片区域的构造深度对步骤(5)得到的灰度值平均 值之差 进行标定， 得到单位灰度差值所对应的构造深度值， 之后再用训练用的所有单张图片得到 的单位灰度差值所对应的构造深度值 求出平均值； (7)使用未参与训练的单张图片经过步骤(2) ‑(5)得到图片的白色区域与黑色区域灰 度平均值之差， 再乘以步骤(6)得到的单位灰度差值所对应的构 造深度值的平均值， 得到预 测的构造深度； (8)使用步骤(7)的方法， 利用多张图像进行验证， 对比预测和实测的构造深度， 利用如 下回归决定系数公式进行评估： 其中： αi为实测的第i张图像的构造深度值； βi为通过U‑Net网络预测的构造深度值； 为通过U‑Net网络预测的构造深度的平均值； l为所有测得图像的总和； 构造深度预测评估指标R2不小于75％； 如果R2小于75％， 则继续 步骤(3)的训练， 直到 本步骤的R2不小于75％； 如果R2不小于75％， 则沥青路面 抗滑性能预测系统构建完成。 2.根据权利要求1所述的沥青路面抗滑性能预测系统的构建方法， 其特征在于， 步骤 (3)中的卷积神经网络是U ‑Net卷积神经网络 。 3.根据权利要求2所述的沥青路面抗滑性能预测系统的构建方法， 其特征在于， 步骤 (3)采用bi nary crossentropy损失函数评估训练过程； bi nary crossentropy损失函数为 其中， o为预测值的数量， yl和 分别为实际值和预测值。 4.根据权利要求1所述的沥青路面抗滑性能预测系统的构建方法， 其特征在于， 步骤 (5)中：权　利　要　求　书 1/2 页 2 CN 115128074 A 2各区域灰度值平均值计算公式： 两区域灰度平均值之差， 公式如下： 式中： 对应于二值图白色区域像素位置 的灰度值记作 像素总数为k； 黑色区域像素 位置的灰度值记作 像素总数为 n。 5.根据权利要求1所述的沥青路面抗滑性能预测系统的构建方法， 其特征在于， 步骤 (6)中单张图片的单位灰度差值所对应的构 造深度值＝构 造深度检测值 ÷两区域灰度平均 值之差。 6.根据权利要求1所述的沥青路面抗滑性能预测系统的构建方法， 其特征在于， 步骤 (1)中图像采集时先搭建图像采集平台， 具体的是在长、 宽、 高为1米 ×1米×1.2米的长方体 暗箱的四个顶角上安置四个可以调节亮度的LED灯， 在暗箱的顶面中心位置处放置用于垂 直拍摄沥青路面的摄像机， 暗箱底面中心位置处， 开设有方孔； 在拍摄沥青路面前， 将方孔 中心放置在预定检测位置 。 7.一种权利要求1 ‑6任一项所述的方法构建的沥青路面 抗滑性能预测系统。 8.一种使用权利要求7的系统进行沥青路面抗滑性 能预测的方法， 其特征在于， 具体步 骤如下： (1)图像采集 采集方法与系统构建时图像采集的方法相同； (2)图像预处 理 处理方法与系统构建时图像预处 理的方法相同； (3)预处理后的图像输入沥青路面 抗滑性能预测系统中进行构造的深度值的预测。 9.一种服务器， 包括存储器、 处理器以及存储在所述存储器中并可在所述处理器上运 行的计算机程序， 其特征在于， 所述处理器执行所述计算机程序时实现权利要求8的方法步 骤。 10.一种计算机可读存储介质， 所述计算机可读存储介质存储有计算机程序， 其特征在 于， 所述计算机程序被处 理器执行时实现权利要求8的方法步骤。权　利　要　求　书 2/2 页 3 CN 115128074 A 3