[发明专利]一种气动光学视线误差图像处理方法及系统

权利要求书

1.一种气动光学视线误差图像处理方法，其特征在于，所述方法包括如下步骤：

步骤一：风洞试验中获得的包含N条光束光斑的原始图像，根据原始图像中光束光斑的位置，将原始图像分割为N个包含一个光束光斑的子图像；

步骤二：对步骤一中包含光束光斑的子图像进行频域变换，将子图像从时域变化为频域得到频域信息，对频域信息进行低通滤波，过滤掉背景中的噪声，获得滤波后的光束图像；

步骤三：对步骤二中滤波后的光束图像进行形态学操作，采用半径为2个像素的圆形结构元对滤波后的光束图像进行闭操作，得到了边缘平滑及内部完整的光束图像；

步骤四：对步骤三中的边缘平滑及内部完整的光束图像进行信息提取得到光斑变形信息、方向偏折信息和能量衰减信息。

2.根据权利要求1所述的气动光学视线误差图像处理方法，其特征在于：在步骤三中，采用半径为2个像素的圆形结构元对滤波后的光束图像进行闭操作包括如下步骤：

(31)用结构元b对滤波后的光束图像f进行膨胀得到膨胀后图像f'，表示为定义为：

其中，D_b为b的域，f(x,y)假设在f域之外为-∞，x为光束图像f的x坐标，y为光束图像f的y坐标，x′为结构元b的x坐标，y′为结构元b的y坐标；

(32)用结构元b对膨胀后图像f'进行腐蚀得到腐蚀后图像f”，表示为定义为：

其中，D_b为b的域，f'(x,y)假设在f'域之外为+∞，x为图像f'的x坐标，y为图像f'的y坐标，x′为结构元b的x坐标，y′为结构元b的y坐标。

3.根据权利要求1所述的气动光学视线误差图像处理方法，其特征在于：在步骤四中，得到光斑变形信息包括如下步骤：

首先通过对边缘平滑及内部完整的光束图像进行边缘检测，采用Canny边缘检测算子对图像进行边缘识别，寻找光束图像的梯度局部最大值定义为光束图像的边缘，然后计算光束的面积，光束的面积定义为光束图像内所有像素的总和，对识别出的光束图像的边缘内所有的像素累加，得到光束的面积A，计算此时刻图像与无流场时参考图像面积A_ref的比值AR，

AR＝A/A_ref

式中，A为某时刻的光束面积，A_ref为无流场时的参考光束面积，AR即反映了光束经过试验流场后的光斑变形信息。

4.根据权利要求3所述的气动光学视线误差图像处理方法，其特征在于：在步骤四中，得到方向偏折信息包括如下步骤：

首先需要确定光束的质心位置，定义光束质心为：

X＝(∑X_iG_i)/(∑G_i)

式中，X_i为图像像素点的坐标，G_i为该像素点的灰度值；

然后计算光束经过试验流场后的质心偏移，定义光束的视线误差BSE:

BSE＝(X-X_ref)/L

式中，X为某时刻光束的质心位置，X_ref为无流场时参考光束的质心位置，L为试验流场到接收相机的距离；

视线误差BSE即反映了光束经过试验流场后的方向偏折信息。

5.根据权利要求4所述的气动光学视线误差图像处理方法，其特征在于：在步骤四中，得到能量衰减信息包括如下步骤：

首先通过对光束图像进行灰度统计，计算光束图像边缘曲线内所有像素的平均灰度B_m，定义平均斯特列尔比SR_m：

SR_m＝B_m/B_ref

式中B_m为某时刻光束图像的平均灰度，B_ref为无流场时参考光束的平均灰度，SR_m即反映了光束经过试验流场后的能量衰减。