[发明专利]基于视觉的液体黏度在线测量方法

说明书

本发明涉及基于视觉的液体黏度在线测量方法，主要包括：光流法计算速度场和根据速度场计算液体黏度两个部分。首先使用摄像机采集固定时间间隔的流体图片序列或视频，然后利用光流技术计算光流场，再根据物像比例关系计算液体速度场，最后根据牛顿流体公式或查表法计算液体黏度。本发明能够非接触式在线实时测量液体黏度，从而在不影响设备正常工作的前提下实时监测设备中的液体黏度信息。

技术领域

本发明属于图像处理领域，具体说是一种液体黏度的测量方法。

背景技术

流体的黏度测量在工业生产和科学研究领域中十分重要，特别是在医药、食品、化工等生产流程中需要准确测量黏度以保证产品质量。所使用的测量装置和方法也种类繁多，常见的有管流法、落球法、旋转法和泄流法等。实验室测量流体黏度常用的旋转式黏度计并不适用于生产现场的黏度检测，而生产现场采用的手提式漏斗黏度计等装置也存在测量结果不准确、操作繁琐等问题。并且上述方法均为离线测量，额外增加了生产工序，并且当生产与测量环境差异较大，如高温生产环境时测量结果会有很大误差。另外由于无法实时监测生产过程中流体的黏度，对在生产过程中的配料、环境改变导致的黏度变化难以被及时发现，从而影响产品的质量。

发明内容

为实时监测液体黏度，本发明提供一种在线黏度检测方法。该方法实时采集液体流动图像，并计算出其速度场和黏度信息，实现了对黏度的在线实时测量。

本发明为实现上述目的所采用的技术方案是：一种速度场和黏度在线测量方法，包括以下步骤：

图像采集：采集液体的流动图像；

计算光流场：通过光流方法计算光流场；

计算速度场：根据摄像机参数和光流场计算速度场；

估计黏度：根据速度场估计液体黏度。

所述图像采集包括以下步骤：

摄像机对流动的液体采集设定时间间隔的图像，得到相邻拍摄的图片1和图片2组成的图片对。

所述计算光流场包括以下步骤：

1)分别根据图片1和图片2建立高斯图像金字塔1和高斯图像金字塔2，其

中每层图像的灰度值分别为：I₁,I₂；

2)计算两个高斯图像金字塔中每层图像的梯度：I_x,I_y；

3)对图像金字塔1和2从高到低每层金字塔组成金字塔层对，共同完成以下运算，以求得光流场u,v：

3.1)计算本层金字塔的时间梯度：I_t＝I₂-I₁；

3.2)清空光流场增量：du,dv；

3.3)使用超松弛迭代法计算每个像素点的du,dv；

3.4)利用du,dv计算结果更新光流：u＝u+du,v＝v+dv；

3.5)利用本层图像金字塔2和光流结果得出液体移动前的图像，并替换本层图像金字塔2；

4)从高到低依次将每层光流结果传递给下一层：u＝u*k,v＝v*k，其中k是金字塔降采样尺度。

所述使用超松弛迭代法计算每个像素点的du,dv包括以下步骤：

(1)计算本层金字塔中每个像素点的权重w_h和w_s，其中