[发明专利]一种用于PLIF火焰前锋提取的条件型水平集方法

权利要求书

1.一种用于PLIF火焰前锋提取的条件型水平集方法，PLIF表示平面激光诱导荧光，方法包括以下几个步骤：

步骤一：ICCD采集原始图像，进行预处理矫正；

ICCD表示像增强的电荷耦合固体检测器，在紫外片光成型器和紫外准直器前设置在线能量监测仪，采用ICCD采集原始信号并通过在线能量监测仪进行预处理矫正，在线能量监测仪的预处理矫正关系如下：

IRaw=Iimg×IReferenceIEnergy]]>

其中：I_img为ICCD直接获得的信号，I_Energy为当前信号对应的脉冲能量，I_Reference为给定的参考脉冲能量，ICCD自动进行在线能量矫正，得到原始图像I_Raw；

步骤二：PLIF图像矫正；

PLIF图像矫正包括背景噪声和激光能量矫正，具体为：

Icorrected=IRaw-I‾background noiseI‾laser profile-I‾background noise]]>

其中：为背景噪声平均值，为激光能量分布平均值，I_corrected为矫正结果；

步骤三：非线性各向异性过滤；

非线性各向异性滤镜采用局部偏移策略，令过滤前图像为I_i，j，下标i，j为标量函数X，Y两个方向，则I_i，j在四个方向的偏移量分别为其中N，S，E，W分别为北，南，东，西四个方向，原始图像I_i，j经过在四个方向上的偏移运算后得到的偏移图像分别为I_i-1，j，I_i+1，j，I_i，j+1，I_i，j-1，各向偏移量与原始图像及偏移图像间的关系为：

▿NIi,j≡Ii-1,j-Ii,j▿SIi,j≡Ii+1,j-Ii,j▿EIi,j≡Ii,j+1-Ii,j▿WIi,j≡Ii,j-1-Ii,j]]>

最终各向异性过滤后的结果I_NLD如下，其中NLD表示非线性扩散：

INLD≡|Ii-1,j|+|Ii+1,j|+|Ii,j+1|+|Ii,j-1|4]]>

针对步骤三得到的矫正结果I_corrected，进行上述非线性各向异性过滤，得到I_NLD；

步骤四：自适应二值化；

详细流程如下：

记初始阀值其中I_max为图像中最大值，I_min为图像中最小值；对于图像中大于T₀的部分，计算其平均值得到I₁，小于T₀的部分，计算其平均值得到I₂，得到新阀值一随后以新阀值一T₁为标准，重新计算大于T₁部分的平均值I₁，小于T₁部分的平均值I₂，得到新阀值二计算两次阀值的差值ΔT=|T₁-T₂|，如果ΔT≤10^-4，即采用新阀值二T₂为自适应阀值，如果ΔT不满足上述给定要求，则重新计算下一个新阀值T_i，i=3，4，5......，直到新阀值差ΔT=|T_i-T_i-1|满足要求为止，停止迭代，最终自适应阀值结果为T_i；

步骤五：水平集初始化；

水平集初始化包括燃烧区域数值初始化与非燃烧区域数值初始化，将非燃烧区域恒定设为任意负数，将燃烧区域恒定设定为任意正数，使得边界迭代只在燃烧区域内进行；

令自适应阀值迭代结果的图像为I，则水平集初始化边界为：其中C为初始化轮廓，x，y为图像二维方向；

步骤六：条件型水平集迭代；

构建能量函数：

F（C）=ε+νL+μR

其中：F为水平集能量函数，ε为数据项，L为弧长惩罚项，R为距离惩罚项，ν为弧长惩罚项正负常系数，μ为距离惩罚项权重系数，C为最终的闭合轮廓；然后根据闭合曲线C构造如下水平集函数φ：

{C|φ(x，y)＝0}

设定φ为内正外负的符号距离函数，则满足F（C）能量最小的偏微分条件如下：

c1(φ)=∫II0(x,y)H(φ)dxdy∫IH(φ)dxdy]]>

c2(φ)=∫II0(x,y)(1-H(φ))dxdy∫I(1-H(φ))dxdy]]>

∂φ∂t=δ(φ)[μ▿(▿φ|▿φ|)-v-c1(I0,x,y)2+c2(I0,x,y)2]]]>

φ(x，y，t＝0)＝φ₀(x，y)

其中：c₁(φ)为封闭曲线C内部水平集函数，c₂(φ)为封闭曲线C外部水平集函数，I为图像定义域，I₀为输入图像，φ₀为初始水平集函数，t为迭代时间步长；另外H为亥维赛函数，δ为狄拉克函数，具体为：

Hϵ(z)=12(1+2πarctan(zϵ))]]>

δϵ(z)=1π·ϵϵ2+z2]]>

其中：ε为常数系数，根据设定的迭代时间步长t和迭代步数，以及ν和μ，求解上述微分方程，得到构造水平集函数φ以及内部和外部封闭曲线c₁(φ)、c₂(φ)，从而得到最后的封闭轮廓C。

2.根据权利要求1所述的一种用于PLIF火焰前锋提取的条件型水平集方法，所述的ε＝1