为优选沥青路面表面离析评价指标，室内成型了3种不同级配类型的沥青混合料车辙板试件；采用智能手机，提出了一种图像采集方法，获取了沥青混合料表面图像；基于盒子分形维数和多重分形谱算法计算试件表面二值图像的分形维数和多重分形谱指标，依托图像处理分析软件提取二值图像凹形分布百分数和宏观构造宽度指标，采用室内铺砂法测试表面构造深度，计算平均构造深度来评价沥青混合料表面离析；分析了不同级配组成沥青混合料表面凹形区域分布特征，研究了沥青混合料表面离析评价指标间灰关联熵。研究结果表明：基于智能手机来获取二值图像的可靠性分析误差率不超过3%，说明基于智能手机获取试件表面图像方法具有较高可重复性；沥青混合料表面凹形构造具有显著分形特征，集料颗粒粒径越大，表面构造分形越复杂；基于图像处理方法的沥青路面表面离析评价指标与平均构造深度指标间存在线性相关性，但相关程度不一；同一级配沥青混合料表面分形特征指标计算误差范围较大，而凹形分布百分数指标误差范围最小，仅为±1.89%，且其与平均构造深度指标的熵关联度最高为0.9962，其次分别是多重分形谱、分型维数和宏观构造宽度指标。综合考虑推荐沥青混合料表面凹形区域分布百分数可作为可靠的表面离析评价指标。