[发明专利]一种基于多算子融合边缘检测技术的空化泡图像处理方法

说明书

本发明提供一种基于多算子融合边缘检测技术的空化泡图像处理方法，其特征在于：包括如下过程：获取空化泡在单固壁的环境下由产生到溃灭过程的图像；对所述图像进行多算子融合计算得到空化泡的半径，根据所述半径得到空化泡动态直径变化规律；对所述图像进行直线检测得到空化泡的射流速度，根据所述射流速度得到空化泡动态射流速度变化规律。本发明能够获得更加精确的空化泡边界变化图像，有助于提升空化泡特性研究结果的准确度。

技术领域

本发明属于数字图像处理技术领域，具体涉及一种基于多算子融合边缘检测技术的空化泡图像处理方法。

背景技术

液体中空泡发育和溃灭过程所产生的空化效应在很多领域得到应用，例如高压空化水射流石油钻井岩石破碎、超声波化学和超声波空化清洁等。中国经过近 60 年发展，在大坝建设方面已经取得了巨大成就，面向未来和国家发展需要，仍有一系列的技术问题需要关注。其中大坝裂缝修补是一项重要问题，然而在大坝修补之前一定要进行大坝表面及裂缝内壁的清洗，裂缝周边及裂缝内壁面的清洁质量直接影响着水下裂缝修补的质量。针对开放壁面的空化清洗已有大量的研究成果和广泛的应用，但对于裂缝这样一种具有天然复杂度的狭窄空间，已有研究成果尚无法满足工程应用基础研究的诉求。因此，利用空化泡溃灭来进行水下裂缝内壁清洗具有重要意义，而进一步运用图像处理方法以固定标尺为基准进行尺度校准来观察空化泡从产生到溃灭的整个过程，分析空化泡直径以及其他参数的变化，以此来定量描述空化泡溃灭对固体表面的破坏程度，可以计算选择适当的压力等级，使得高压水射流清洗不会损伤被清洗机体。利用图像分析不同表面特征情况下空化泡溃灭过程和特征，可以知晓高压水射流对不同的物体的清洗情况，进一步调整压力等级等参数，使得装置不断优化，适用面更加广泛，能够清洗形状和结构复杂的零器件，能够在空间狭窄复杂和环境恶劣有害的场合进行清洗，对于研究空化泡在裂缝中的清洗机理以及射流分布情况意义更为重大。

但是现有技术中的空化泡图像处理方法均不能得到精确的边界图像，从而影响空化泡变化规律的分析结果。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术中的不足，提供一种基于多算子融合边缘检测技术的空化泡图像处理方法，能够获得更加精确的空化泡边界变化图像，有助于提升空化泡特性研究结果的准确度。

为解决现有技术问题，本发明提供了一种基于多算子融合边缘检测技术的空化泡图像处理方法，包括如下过程：

获取空化泡在单固壁的环境下由产生到溃灭过程的图像；

对所述图像进行多算子融合计算得到空化泡的半径，根据所述半径得到空化泡动态直径变化规律；

对所述图像进行直线检测得到空化泡的射流速度，根据所述射流速度得到空化泡动态射流速度变化规律。

进一步地，

所述获取空化泡在单固壁的环境下由产生到溃灭过程的图像的过程具体如下：

由致泡装置产生空化泡，并通过高速摄像机拍摄空化泡由产生到溃灭过程的图像；

高速摄像机布置在单固壁环境的一侧，其镜头垂直于空化泡射流方向。

进一步地，所述对所述图像进行多算子融合计算得到空化泡的半径的过程具体如下：

对所述图像进行二值化处理以区分电极和空化泡的边界；

对经过二值化处理的图像进行多算子融合边缘检测处理得到相对完整的空化泡圆边界，算子包括Canny、Laplacian、Sobel，其权重分别为：0.6～0.7、0.1～0.3、0.1～0.3；

根据空化泡的完整圆边界计算空化泡的半径。

进一步地，所述对所述图像进行二值化处理以区分电极和空化泡的边界的过程具体如下：

对所述图像进行直方图均值化处理；