[发明专利]热流体图像处理方法、系统、终端及介质

说明书

本发明提供了一种热流体图像处理方法及系统，首先提取方向梯度直方图特征，然后计算方向梯度直方图特征差异，再进行二值化、分割、轮廓提取等操作，且该方法涵盖了动态背景校正更新的算法。同时提供了一种相应的终端及介质。本发明通过提取待检测目标区域和背景区域的方向梯度直方图特征可以增加两者的差异性。本发明能够应用于热流体的图像处理领域，对待检测区域和背景区域进行目标识别、边缘检测、分割，在待检测目标和背景的差异性较小及背景随帧变化的情况下具有优势，且本发明对于参数设置的敏感性低，通用性好，能够面向不同的案例、工况和光学系统，程序易于实现，处理速度快，结果准确可靠。

技术领域

本发明涉及热流体的图像处理技术领域，具体地，涉及一种基于方向梯度直方 图特征的热流体图像处理方法、系统、终端及介质。

背景技术

基于光学诊断技术获得热流体的实验数据不仅有助于热流体方面的机理研究，而且对于仿真模型的建立和标定也具有重要意义。各种各样的光学测量方法被开发 并应用于热流体的相关特性研究，已广泛应用于定容燃烧弹、光学发动机、激波管 和快压机等来测量热流体的宏观和微观特性，包括但不限于米氏散射、背光法、阴 影法、纹影法、激光诱导荧光、紫外/可见吸收与散射技术等，而对于这些光学测量 方法所获得的数字图像的分析，目标识别、边缘检测、图像分割、轮廓提取是其中 必不可少的一步。对于测量热流体宏观特性或微观特性的数字图像，若分割不准确， 则提取的信息会包含错误或是不需要的信息，因此从光学测试获得的图像中准确地 划分出待检测目标的区域至关重要。

目前常用的热流体图像处理方法通常通过计算待检测图像和背景图像之间的 差异，然后通过选取阈值对它们进行二值化来完成图像分割，当待检测区域和背景 区域的亮度值之间的差异较大时，此方法是简单有效的。但是，在高环境压力和高 环境密度下(比如类发动机工况)，环境密度梯度的时空变化将转换为图像中纹理 的变化，环境气体的纹理变成了复杂的随时间变化的背景噪声，使得图像变得不易 识别和分割，大大增加了目标识别、边缘检测、图像分割、轮廓提取的难度，在这 种情况下，仅从待检测图像和背景图像相减并选择阈值将无法获得所需的效果，因 此需要开发更好的图像分割方法。然而，目前所开发的面向热流体图像分割的处理 方法都或多或少存在一些问题和缺点：(1)步骤较多，处理过程复杂，不够简单； (2)在每个步骤中都有人为设定的若干个阈值、校正因子等，不够方便；(3)处 理结果对于阈值以及其他参数的选择非常敏感，稍有设置不当就会得到不理想的结 果；(4)许多方法只能处理背景较为干净或是有一点噪音但是不明显(环境密度10kg/m³以下)的情况，当待检测区域和背景区域的强度差异不明显时，所识别的 边界将是模糊不请的；(5)开发的方法在处理某个案例和工况时效果好，但是换一 个环境、工况、光学系统会出现处理效果不佳的情况，需要重新确定阈值和一些人 为设置的参数，通用性不够；(6)对于高背景噪音或是背景随帧变化的图像，处理 效果一般，准确性差。

综上所述，现有的热流体图像处理方法存在步骤复杂、不够方便、通用性不够、 处理效果准确性差等问题，目前没有发现同本发明类似技术的说明或报道，也尚未 收集到国内外类似的资料。

发明内容

本发明针对现有技术中存在的上述不足，提供了一种基于方向梯度直方图特征的热流体图像处理方法、系统、终端及介质。

根据本发明的一个方面，提供了一种热流体图像处理方法，包括：

将按照时间序列排列的多张热流体图像分别划分为包含需要检测识别的热流 体的待检测图和不包含需要检测识别的热流体的背景图，并分别提取所述待检测图 和所述背景图各个像素点的方向梯度直方图特征；

计算所述待检测图和所述背景图中各个像素点在同一个位置上的方向梯度直 方图特征之间的差异，得到方向梯度直方图特征的差异图；

对所述差异图进行二值化处理，判断每一个像素点是否属于目标区域，并根据 判断结果将所述差异图分割为目标区域和背景区域，并提取出目标区域的轮廓，完 成对所述热流体图像的处理。