[发明专利]实时获取冰风洞内模型表面上结冰冰型详细信息的方法

权利要求书

1.一种基于机器视觉图像实时获取冰风洞内模型表面上结冰冰型详细信息的方法，其特征在于，该方法包括如下步骤：

步骤一、选择适合在风洞环境下使用的相机并对光源位置进行合理布置，甄别图像质量用以减小冰面反射和折射造成的误差，从而提高精度，找准物体外形特征点；

步骤二、对相机进行标定，获取相机内外参数；

所述步骤二的具体过程如下：首先按照预先设定的位置摆放相机；然后在风洞内摆放标定板，使标定板在各个相机成像完整清晰，记录图像；调整标定板位置获取多组图像；进一步，将原始图像经过灰度处理，由彩色图变为灰度图；输入若干预设参数：焦距、xy向相元宽度、图像中心、图像大小；再通过程序识别同一组图像若干个相机的成像结果中的标定板特征，并计算；重复上一步骤，获取多个结果以减小误差；导出各相机的内参以及相机相互之间的旋转、平移矩阵；

步骤三、获取相机拍摄模型图像；

所述步骤三的具体过程如下：首先，在冰风洞内放置好模型，关闭冰风洞；然后开启冰风洞，开始结冰过程，同时由计算机远程控制相机进行同步拍照；设置相机拍照间隔以获取完整结冰过程不同时刻的图像；

步骤四、处理拍摄图像，进行特征点提取和匹配；

所述步骤四的具体过程如下：首先，采用加权平均法对彩色图像进行灰度化处理；利用中值滤波器对图像进行平滑滤波，滤去图像中的高频噪声；对图像对进行边缘检测并进行二值化处理，提取图像的边缘轮廓特征再对图像进行分割；采用区域匹配法获取视差图以及采用特征匹配法获取视差图，利用该两种方法结合分别获取视差图的致密性和鲁棒性；结合原始图像和视差图进行后处理来进一步滤波，并使视差图和原始图像的边缘对齐，以便更好的三维重建；然后提取点云的3D坐标及深度信息；最后通过三维空间点的重建算法，利用视差图进行点云的三角化表面重建得到结冰冰型；

步骤五、处理数据，获得结冰冰型的详细信息；

所述步骤五的具体过程如下：通过重建结果，设定两个平行平面，获取任一点的结冰高度信息；取范围内多个点，计算该范围内表面粗糙度。

2.根据权利要求1所述的基于机器视觉图像实时获取冰风洞内模型表面上结冰冰型详细信息的方法，其特征在于，所述步骤一具体过程如下：

首先根据风洞实验段的尺寸、结构以及观察窗的位置确定相机个数以及摆放方式，再根据摆放方式确定相机镜头的焦距，然后根据焦距选择便于安装且合适的相机，最后通过相机获得冰风洞内模型上的结冰图像，依据灰度值划分出结冰的内部区域、轮廓以及外部区域，分别计算内部与外部区域的灰度值的平均值，并求其之比，从而以获得结冰的内部与外部区域的灰度值比值的最高值来确定相机及光源的最佳位置，如此可进行之后的步骤。