2008 BMVBS - Bestimmung des Haftverhaltens zwischen Gestein und Bitumen

Verbesserung der Präzision zur Bestimmung des Haftverhaltens zwischen groben Gesteinskörnungen und Bitumen
 

Bearbeiter

Dipl.-Ing. Lars Marschke
Dipl.-Phys. Christoph Schulze (Professur für Verkehrspsychologie der TUD)
Dipl.-Inf. Alexander Morgenstern (Institute for Artificial Intelligence der TUD)

Auftraggeber

© BMVBS

Bundesministerium für Verkehr, Bau und Stadtentwicklung

Projektdauer

10/2008 - 03/2010

Kurzbeschreibung

Ziel des Vorhabens ist die Entwicklung eines Systems zur computergestützten, automatisierten  bildanalytischen Erfassung des Umhüllungsgrades von Gesteinskörnern mit Bitumen. Das System soll im Rahmen von "rolling bottle" Tests zur Bewertung des Haftverhaltens zwischen Gesteinskörnern und Bitumen eingesetzt werden. Aus Sicht des Nutzers stellt sich das Verfahren wie folgt dar:

• Die zu untersuchenden Gesteinskörner werden verdeckungsfrei in eine auf weißem Untergrund stehende, wassergefüllte Petrischale gegeben,
• Mittels eines digitalen Fotoapparates, der möglichst über einen PC gesteuert auslösbar ist, wird eine Aufnahme in Draufsicht erstellt. Als Lichtquelle kann dabei ein internes (oder externes) Blitzlicht verwendet werden,
• Die entstehende Aufnahme wird automatisiert in drei Segmente mit der Bedeutung "Hintergrund", "Steinoberfläche ohne Bitumen" und "Bitumen" unterteilt. Daraus wird der Umhüllungsgrad ermittelt.
• Für das automatisierte Anlernen der visuellen Charakteristika des jeweils untersuchten Gesteins bzw. Bitumens sind zwei zusätzliche Aufnahmen mit Gesteinskörnern ohne Bitumendecke bzw. vollständig mit Bitumen bedeckten Steinen anzufertigen.

Aus informatischer Sicht wird das zu entwickelnde Modell bzw. Verfahren durch folgende Aspekte charakterisiert sein:

• Ein auf Markovschen Zufallsfeldern basierendes statistisches Modell, welches Bilder und Segmentierungen anhand visueller Charakteristika (z. B. Mischungen multivarianter Normalverteilungen im Farbraum) und einer Kompaktheitsannahme für die Segmente verbindet. Zusätzliche Hilfskomponenten sind segmentbezogene Shadingfelder, die z. B. Inhomogenitäten der Beleuchtung beschreiben.
• Sich aus dem Modell ergebende Algorithmen zur Segmentierung, sowie dem unüberwachten Lernen aller freien Modellparameter

Das Verfahren wird in einem Softwaresystem implementiert und mit einer nutzerfreundlichen Oberfläche kombiniert, die folgende Merkmale aufweist:

• Steuerung aller Verfahrensschritte einschließlich der Einstellungswahl und des Auslösens der Digitalkamera (falls durch letztere zugelassen)
• Visualisierung und Quantifizierung der Resultate
• Abspeichern und Protokollieren der erhaltenen Resultate