[发明专利]双色双光路观测平台下沸腾气泡的三维重构方法及装置

说明书

本申请公开了一种双色双光路观测平台下沸腾气泡的三维重构方法及装置，方法包括：利用双色双光路观测平台采集沸腾气泡形核明暗场观测条件下的图像；将图像进行目标识别检测，得到检测框内沸腾气泡形核的位置信息和目标图像，并进行灰度处理；提取目标图像边缘和尺寸信息；根据位置信息耦合明暗场图像中的相同气泡；根据明暗场图像灰度值的梯度变化，以及光度模型分析，得到气泡的实际边缘三维信息；根据算法生成三维模型点阵坐标，写入PCD文件，通过PCL框架生成气泡三维点云模型，实现了双色双光路观测平台下沸腾形核的三维模型实时原位构建，对沸腾形核、沸腾传热和高功率高密流器件散热研究有着重要意义。

技术领域

本申请涉及计算机视觉技术领域，具体涉及一种双色双光路观测平台下沸腾气泡的三维重构方法及装置。

背景技术

现有的三维重构技术需要多角度相机的支持，如果使用单一的镜头，则需要目标物体满足“朗伯反射”条件，而气泡属于透明物体，并不符合朗伯反射。关于透明物体的三维重建，虽然有X光恢复法、断层摄影法和反向渲染法等，但是都对目标有着极为严格的要求，方法并不具有普适性。

申请号为：CN111709983A的专利文献中提供的方法主要根据流场中的气泡进行建模，气泡大小尺寸较为接近，气泡条件较为单一。但该方法必须使用光场相机来分析深度信息，高功率碳化基板上的亚微米级别气泡，无法使用光场相机来分析气泡深度，此外，该方法无法分析紧贴基板壁面的气泡三维特征。

现有的使用X射线成像对沸腾气泡形核进行成像研究，需要使用昂贵的X光，且整个装置安放在一个特制的房间中，实验者很难操控房间中的x射线设备，且成本较高。

发明内容

为此，本申请提供一种双色双光路观测平台下沸腾气泡的三维重构方法及装置，以解决现有技术存在的无法使用光场相机来分析气泡深度和三维特征，且成本高的问题。

为了实现上述目的，本申请提供如下技术方案：

第一方面，一种双色双光路观测平台下沸腾气泡的三维重构方法，包括：

利用双色双光路观测平台采集沸腾气泡形核明暗场观测条件下的图像；

将所述图像进行目标识别检测，得到检测框内沸腾气泡形核的位置信息和目标图像，并进行灰度处理；

提取所述目标图像边缘和尺寸信息；

根据所述位置信息耦合明暗场图像中的相同气泡；

根据明暗场图像灰度值的梯度变化，以及光度模型分析，得到气泡的实际边缘三维信息；

根据算法生成三维模型点阵坐标，写入PCD文件，通过PCL框架生成气泡三维点云模型。

进一步的，所述双色双光路观测平台包括两台phantom高速摄像机。

进一步的，所述phantom高速摄像机采集图像时以10次/秒的速度进行采集。

进一步的，所述图像进行目标识别检测时采用YOLO系列目标检测算法。

进一步的，提取所述目标图像边缘时基于OpenCV框架，使用大律法和Canny算子进行边缘提取。

进一步的，所述暗场观测条件是高功率碳化基板通过绿色激光入射形成的。

第二方面，一种双光路观测平台下沸腾气泡的三维重构装置，包括：

沸腾气泡形核图像获取模块，用于利用双色双光路观测平台采集沸腾气泡形核明暗场观测条件下的图像；

目标识别检测模块，用于将所述图像进行目标识别检测，得到检测框内沸腾气泡形核的位置信息和目标图像，并进行灰度处理；

边缘提取模块，用于提取所述目标图像边缘和尺寸信息；