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尾流光特性研究中气泡图像的处理算法

赵晓飞  
【摘要】:尾流即运动的气泡幕。尾流光学特性及其应用是国内外科学研究的一个新领域,在军用和民用方面有着重要的意义。运动气泡的研究是尾流研究的基础,利用数字图像处理技术研究运动气泡幕是一种全新的探测分析方法。它与传统的运动气泡探测分析方法相比,具有直观、实时、高效、易于工程化等优点。对运动气泡光学特性、几何特性和运动特性的研究结果可以广泛地应用到很多领域,例如鱼雷制导、舰船推进、水质监测、医学超声、海洋鱼群探测等。本文根据对运动气泡幕的光学特性、探测技术和探测器特性分析,设计了一套运动气泡图像采集分析系统。首先,根据气泡的特性,分析图像采集系统的要求,选择合适的照明方式、拍摄器件和数据传输器件,在此基础上,搭建了运动气泡图像采集平台,采集了大量适合后续处理的气泡图像;其次,根据不同的拍摄方式,将获取的气泡图像分为静态运动气泡图像、动态运动气泡图像和序列静态运动气泡图像三种类型,针对每一类图像的特点和图像中可能包含的气泡特性,建立了不同的运动气泡图像处理流程;第三,对于不同处理流程中应用的各类图像处理技术进行了详细的算法分析、选优,使整个运动气泡图像处理流程完整化、实用化。最后,对获得的各类运动气泡图像进行了处理,从中获得运动气泡幕中气泡的几何特性和运动特性,验证了三种运动气泡图像处理流程和流程中各类图像处理技术具体算法的可行性。


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