[发明专利]一种基于图像处理的多相流流型判别方法

说明书

本发明提供一种基于图像处理的多相流流型判别方法，利用图像处理技术首先对流型图中流型边界线进行识别，并将曲线填充为不同的颜色；其次，将流型边界线包络的各流型区域填充为不同的颜色；其中颜色填充均采用RGB颜色数值填充的方法；最后，根据流型图横纵坐标值确定坐标点在流型图的位置，读取坐标点处的颜色数值，将其与流型边界线和流型区域的颜色数值进行一一对比，若数值相等则为该颜色对应的流型。本发明将通过流型图判别流型的复杂计算、对比流程，简化为坐标点颜色数值的对比，使得计算机自主判别流型难度大幅降低，提高了流型判别的精度和效率。

技术领域

本发明涉及一种基于图像处理的多相流流型判别方法，属于油气水管输多相流流型判别技术领域。

背景技术

油气水管输多相流广泛的存在于陆上石油矿场集输和海上平台集油、集气管道，包括：气液两相流、液液两相流、气固两相流、液固两相流、气液水三相流、水平管多相流、垂直管多相流、倾斜管多相流等不同种类。针对纷繁复杂的多相流种类，学者建立了不同条件、不同适用范围、不同多相流机理的管输多相流流动工艺计算模型。

流型判别与划分是管输多相流流动工艺计算的前提，是选择多相流计算模型的依据。流型分为气泡流、塞状流、分层流、波状流、弹状流、环状流等类型。目前主要有两种方法，一种是通过高速摄像机拍摄管道内的流体的图像，进而通过人工观察或机器学习技术判别流型；另一种是根据管内的多相流流动参数结合流型图进行判别。由于人为判别的方法存在一定的主观性，导致不同人在对接近流型转变边界处的流型做出不同的划分。经过大量的实验，学者将不同的流型的特征流动参数进行总结，形成了不同的流型图和对应的流型判别方法，例如：贝克流型图、斯科特流型图、希吉特流型图、戈维流型图、曼德汉流型图等，且随着研究的不断深入流型图的种类在不断增加。

针对基于流型图的流型判别方法，在使用过程中不仅需要计算大量判断准则数，还需严格遵守判别流程顺序进行一一的比对和排除。该过程的复杂性给管输多相流动工艺计算模型的程序化带来了不小的困难，计算机自主识别流型存在一定的技术难度，目前采用将流型边界曲线进行方程化，该方法无法描述流型过渡区域，且对比计算参数多、流程复杂，严重影响了流型判别的精度和效率。

发明内容

本发明提供一种基于图像处理的多相流流型判别方法，用于解决目前使用流型图判别流型存在的无法识别流型过度区域、需要计算大量判断准则数、判别流程复杂，判别效率、精度低的问题。

本发明为解决上述问题，提供一种基于图像处理的多相流流型判别方法，该方法的核心思想是以流型图中的流型曲线为边界，将图形分割为不同的流型区域，分别对不同的流型区域填充不同的颜色，进而通过图像识别多相流参数所处区域的颜色，实现管输多相流流型的判别。

即，利用图像处理技术首先对流型图中流型边界线进行识别，并将曲线填充为不同的颜色；其次，将流型边界线包络的各流型区域填充为不同的颜色；最后，根据流型图横纵坐标值确定坐标点在流型图的位置，读取坐标点处的颜色数值，将其与流型边界线和流型区域的颜色数值进行一一对比，若数值相等则为该颜色对应的流型。

具体的，包括以下步骤：

S1、现有的流型图虽然各不相同，但均由：多相流动参数构成的横轴、纵轴，以及流型边界曲线三部分构成，其中流型的划分均以流型边界曲线为依据。首先采用图像处理技术，将不同的流型曲线线条填充为不同的颜色类型，采用不同的RGB颜色值；

S2、采用图像处理技术，对各流型包络的区域进行填色处理，且所填颜色RGB值不得与流型边界曲线相同；

流型图中横纵坐标数值和流型，满足函数：

c＝f(x,y,s)；

式中c表示颜色数值；x表示流型图中横轴的数值；y表示流型图中纵轴的数值；s表示流型图中的流型；f表示函数关系；