[发明专利]一种获取空泡的分布特征的方法和装置

权利要求书

1.一种获取空泡的分布特征的方法，其特征在于，方法包括：

采用双目CCD摄像设备获取图像序列，图像序列中的空泡的空泡边界包括多个特征点；

对每一个特征点，采用双目视觉及立体匹配算法获取特征点在摄像设备坐标系中的三维坐标；

将空泡的空泡边界从摄像设备坐标系映射到真实坐标系，得到空泡边界的真实坐标；

对空泡边界的真实坐标进行椭圆拟合，提取空泡的空间分布特征。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，采用双目CCD摄像设备获取图像序列具体包括：

两个相同的摄像设备在同一时刻获取空泡所在空间的多个图像；

在多个图像中提取关键帧，所述关键帧具有大于预定阈值的分辨率，将提取出的关键帧作为所述图像序列。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在采用双目CCD摄像设备获取图像序列的步骤之后，所述方法还包括：

对图像序列进行畸变处理和图像预处理。

4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，对图像序列进行畸变处理和图像预处理具体包括：

对图像序列进行灰度化，滤波，灰度拉伸，锐化，以及检测图像序列的边缘。

5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，将空泡的空泡边界从摄像设备坐标系映射到真实坐标系，包括：

根据尚未空化时螺旋桨的图像标定尺寸和有空化时螺旋桨的图像标定尺寸，得到一比例系数，根据所述比例系数进行映射。

6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，采用双目视觉及立体匹配算法测量特征点在摄像设备坐标系中的三维坐标，包括：

双目CCD摄像设备中，两个相同的摄像设备在同一时刻拍摄到空泡的特征点P，特征点P在左摄像设备的第一图像中的坐标为p_left＝(X_left,Y_left)，在右摄像设备的第二图像中的坐标为p_right＝(X_right,Y_right)；

第一图像和第二图像位于同一个平面，特征点P在第一图像和第二图像中的Y坐标相同，由三角几何关系得到：

视差Disparity＝X_left-X_right，计算出特征点P在摄像设备坐标系中的三维坐标P(x_c,y_c,z_c)为：

其中，f是摄像设备焦距，基线距B是两个摄像设备的投影中心连线的距离。

7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，得到空泡边界的真实坐标，具体包括：

采用基于光学三角测量原理的非编码差分测距定位匹配算法，拾取图像序列中空泡边界的像素点，记录这些像素点的真实坐标并保存为数据文件。

8.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，对空泡边界的真实坐标进行椭圆拟合，提取空泡的空间分布特征，具体包括：

对于空间中的每一个特征点P，找到其k个邻近点；

利用k个邻近点近似地计算出待重建曲面M在特征点P处的法矢量；

根据特征点及所述法矢量得到待重建曲面M在特征点P处的有向切平面，调整法矢量的方向使所述法矢量指向待重建曲面M的同一侧；

建立特征点到未知的待重建曲面M间的有向距离函数f(p)；

采用体数据场等值面抽取的步进立方体算法输出f(p)的零集Z(f)的三角化模型。

9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，建立特征点到未知的待重建曲面M间的有向距离函数f(p)包括：

采用特征点P处的有向切平面的集合表示待重建曲面M，找到与特征点P距离最近的第一有向切平面；f(p)为特征点P到该第一有向切平面的有向距离，是一个标量的体数据场，待重建曲面M是使该标量的体数据场取零值的所有点的集合。

10.一种获取空泡的分布特征的装置，其特征在于，包括：

摄像设备，用于采用摄像设备获取图像序列，图像序列中的空泡的空泡边界包括多个特征点；

特征点提取单元，用于对每一个特征点，采用双目视觉及立体匹配算法获取特征点在摄像设备坐标系中的三维坐标；

映射单元，用于将空泡的空泡边界从摄像设备坐标系映射到真实坐标系，得到空泡边界的真实坐标；

分布特征分析单元，用于对获得的空泡边界的真实坐标进行椭圆拟合，提取空泡的空间分布特征。