[发明专利]基于图像处理技术的机械除冰过程检测方法

说明书

本发明提供了一种基于图像处理技术的机械除冰过程检测方法，所述方法包括以下步骤：从冰裂过程的视频中获取结冰图像；对结冰图像进行预处理，获得矫正图像；矫正图像的网格划分；统计每一帧矫正图像中每个网格区域的平均灰度值，并输出灰度变化曲线；灰度变化曲线中上升沿和下降沿对应时间的计算。本发明通过分析图像中灰度变化的规律可以获得冰块破碎以及脱落的时间历程数据，机械除冰过程的图像处理可以自动化进行，避免复杂的操作，有利于对飞机除冰过程的实时监测和有效控制。

技术领域

本发明涉及数字图像处理技术领域，更具体的说是涉及一种基于图像处理技术的机械除冰过程检测方法。

背景技术

飞机结冰是指飞机机体表面某些部分聚集冰层的现象，它主要由云中过冷水滴或降雨中的过冷雨碰到飞机机体后凝固形成的，也可由水汽直接在机体表面凝华而成。只要达到一定的空气湿度，就会产生结冰现象。尤其是在冷湿大气中工作的飞机蒙皮、直升机桨叶和风电桨叶等工业结构容易在表面结一层冰，使得其结构的外形发生明显变化。机翼前缘结冰，飞机的空气动力性能变坏，使飞机的升力减小，阻力增大，影响飞机的安全性和操作性；在旋翼和螺旋桨叶上结冰，会造成飞机剧烈颤动；发动机进气道结冰，可能会损坏飞机；风挡结冰，妨碍目视飞行；这些因素都可能造成其气动性能急剧下降，进而造成严重的经济损失和人员伤亡。

机械除冰方法是目前常用的除冰方法之一，主要包括振动除冰、超声除冰、微波除冰、记忆合金变形除冰等。其原理是利用结构表面薄板结构的小幅变形或振动，迫使冰的破碎或冰层与结构表面分离。在机械除冰的相关实验中，需要检测冰层的碎裂和剥离过程。

因此，如何提供一种利用图像处理技术定量分析机械除冰过程图像的有效方法是本领域技术人员亟需解决的问题。

发明内容

有鉴于此，为了检测在机械除冰过程中冰层碎裂和脱落过程的图像记录数据，本发明提供了一种基于图像处理技术的分析方法，该方法能够获得除冰过程中每个区域的冰块破碎和脱落的时间历程数据。

为了达到上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种基于图像处理技术的机械除冰过程检测方法，所述方法包括以下步骤：

步骤一，从冰裂过程的视频中获取结冰图像；

步骤二，对结冰图像进行预处理，获得矫正图像；

步骤三，矫正图像的网格划分；

步骤四，统计每一帧矫正图像中每个网格区域的平均灰度值，并输出灰度变化曲线；

步骤五，灰度变化曲线中上升沿和下降沿对应时间的计算。

优选的，在上述基于图像处理技术的机械除冰过程检测方法中，所述从冰裂过程的视频中获取结冰图像的步骤具体包括：

从超声波除冰试验或冰裂现象的视频中以相同的时间间隔采样获得多帧彩色图像，将所述彩色图像转换为灰度图像，并对所述灰度图像进行裁剪，去除所述灰度图像中非目标部分，得到结冰图像。

优选的，在上述基于图像处理技术的机械除冰过程检测方法中，所述对结冰图像进行预处理，获得矫正图像的步骤具体包括：

对结冰图像进行投影变换，具体方法包括：

进行投影变换的公式(1)