[发明专利]一种针对压缩拐角超声速流场结构的纹影图像处理方法

权利要求书

1.一种针对压缩拐角超声速流场结构的纹影图像处理方法，其特征在于，包括下列步骤：

1.纹影视频采集

高速相机409内部含有嵌入式的视频采集系统，实现剪切移植、多任务并行、实时采集等多项功能；基于PC高性能处理，前端视频数据通过高速局域网络传输至PC端进行采集；PC采集系统通过高速局域网络实现录像数据共享，PC端还包含一个数据分析微机，授权之后可实时观看试验纹影视频；

2.视频分帧操作与图像选取

PC端后处理软件包含视频分帧操作，输出不同时刻的视频片段，并根据需要可以选取输出图像数据量的大小，最终导出图片文件；

3.折射率梯度计算

光束以平行光束的形式穿过压缩拐角流动测试区域，因为流畅测试区域的气流扰动，光束的折射率梯度产生了变化，在对折射率离散分布介质中的光线追迹过程中，所需空间点的折射率及其梯度采用距离加权插值和Barron梯度算子进行求解；求解结果为数字灰度矩阵，最终在高速相机成像显示上为包含流场结构特征的黑白图像；

4.rms收敛性判定

进一步对获得连续纹影图片序列的图像强度进行收敛性分析；I_mean和I_RMS分别为图像强度平均值和图像强度均方根；数据量包含S个样本，残差量其定义为N张图像的图像强度场平均值与N-1张纹影强度场平均值之差的绝对值；

纹影强度场均方根值与N-1张纹影强度场均方根值之差的绝对值

其中(i，j)分别代表图像水平方向和垂直方向上的第i(i^th)和第j(j^th)像素值；判定和剩余残差量不超过0.1即为收敛；

5.计算纹影强度场的均方根分布

在步骤4纹影强度场的均方根残差具备收敛性的基础上，进一步计算纹影强度场每一个像素位置的均方根I_RMS的分布，样本容量为S；

上述公式的数学含义为图像强度的脉动水平，对应的物理含义则表示各个区域对应流场结构的脉动水平；需要说明的是，只有证明I(i，j)_RMS具有收敛性，上述公式才具有物理含义，否则无意义；

6.分离区大小、位置判定

根据步骤5获得的纹影强度场的均方根I_RMS的分布，绘制I_RMS轮廓云图，并标注等值线，根据云图中脉动强度的分布可以进一步锁定流场结构，云图中不同脉动强度区域会出现明显的边界特征，在靠近压缩拐角附近出现明显的等值区域，即可认定出该区域对应的流场结构为分离区；可以根据云图中压缩拐角处脉动强度的边界确定分离区的位置和大小。