[发明专利]一种压敏漆试验图像采集幅数的确定方法

说明书

本发明公开了一种压敏漆试验图像采集幅数确定方法，包括：进行PSP光学测量系统安装及静态调试；完成首次PSP试验，采用连续采集相同图像幅数的方式，按顺序得到试验前背景图像集，无风图像集，有风图像集，试验后背景图像集；进行PSP图像预处理及比值图像计算；进行模型区域图像分割及腐蚀处理，得到图像中的模型区域；进行比值图像信噪比计算，分别计算所有比值图像的信噪比；根据图像平均幅数与信噪比的曲线，以比值图像信噪比收敛时的图像平均幅数确定为后续试验的图像采集幅数。本发明的方法适用于各种试验环境，根据该方法确定图像采集幅数，可在保证数据质量的前提下，同时达到合理控制试验时间、提高试验效率的目的。

技术领域

本发明属于航空航天空气动力学风洞试验技术领域，特别涉及一种压敏漆试验图像采集幅数的确定方法。

背景技术

压力敏感涂料(PressureSensitivePaint，PSP简称压敏漆)测量技术是一种基于高分子聚合物光致发光和氧猝灭原理的新型非接触式光学压力测量方法，该技术可在接近传统压力传感器测量精度的前提下，对模型表面进行全域压力测量，较传统测压孔方法时间和经济效益显著提高。PSP测量技术自提出以来，以其巨大的发展潜力及技术优势，被国内外研究机构广泛关注并深入研究，已在风洞试验、发动机内流、微流场测量等领域得到了广泛应用。

PSP由聚合物功能层和基底反射层两部分组成。如图3所示，聚合物功能层是含压敏探针分子的工作层，基底反射层，通常为含二氧化硅的白色底漆，作用是增强探针分子发光强度，提高涂层的黏结性。探针分子受到一定波长的光源激发后，从基态被激发到激发态，受激发的探针分子可以通过辐射和无辐射的过程回到基态。其中辐射过程为光致发光，无辐射过程为氧猝灭。发光强度I和空气压力P之间的关系可用简化的Stern-Volmer关系来描述，如式(1)所示，I_ref为压力在P_ref下的光强。通过温度和压力可控的校准系统可以得到A(T)和B(T)。

PSP试验过程中需要采集背景、无风及有风图像，一般采用连续采集多幅图像求平均的方式降低随机噪声，达到提高图像信噪比和数据精度的目的。从消除图像随机噪声的角度讲，采集图像幅数越多越好，但在风洞试验的工程应用中，采集图像幅数的增多意味着试验时间和图像处理时间的增加，最终影响到试验的效率和成本。所以，需要根据噪声抑制效果与试验效率权衡，寻找最小的满足噪声抑制需求的图像采集幅数。

发明内容

本发明的一个目的是解决根据经验确定图像平均幅数存在的问题和/或缺陷，并提供至少后面将说明的优点。

为了实现根据本发明的这些目的和其它优点，提供了一种压敏漆试验图像采集幅数的确定方法，包括以下步骤：

步骤一、对PSP光学测量系统进行安装及静态调试；

步骤二、进行首次PSP试验：采用连续采集相同图像幅数的方式，按顺序得到试验前背景图像集，无风图像集，有风图像集，试验后背景图像集；

步骤三、进行PSP图像预处理及比值图像计算：首先对有风图像集和无风图像集的每幅图像进行暗电流、固定模式噪声和非线性响应修正；然后针对试验中模型受力存在变形的情况，通过仿射变换将有风图像配准到无风图像，仿射变换矩阵通过定位有风及无风状态下模型表面标记点，并进行点配对的方式得到；最后计算不同图像平均幅数下的有风图像与无风图像的比值图像集R_avg；

步骤四、进行模型区域图像分割：选择修正后的无风图像集中的任意一幅图像，使用图像阈值分割算法将模型喷涂有PSP的区域从图像中分割出来；然后对分割结果进行腐蚀处理，去除测量误差较大且变化剧烈的模型边缘区域，处理完成后得到用于计算信噪比的模型区域；