[发明专利]一种高浓度微群泡形态识别及轨迹追踪测速方法

权利要求书

1.一种高浓度微群泡形态识别及轨迹追踪测速方法，其特征在于，包括如下步骤：

1)基于高速CMOS相机成像原理，采集气泡原始图像，

2)输入高时间分辨率的高浓度微气泡图像，进行前处理，所述前处理包括对微气泡图像进行二值化、去除噪点、填充和腐蚀操作；其中，二值化处理后，气泡区域像素灰度值设定为1，其它区域为0；

3) 基于高浓度微气泡空间分布，采用分水岭和距离变换进行气泡图像分割操作，将每一个气泡划分为独立的区域；

4)对区块分割后的微气泡图像进行轮廓识别，获取每个气泡的形态信息，并进行形态匹配；统计微气泡群所有气泡等效直径，获取直径分布信息；

5)对相邻两个时刻的微气泡图像进行相关性分析；获取微气泡群的瞬时速度场信息；对获取的速度场进行速度矢量纠正；显示微气泡群的运动轨迹和方向；

所述对相邻两个时刻的微气泡图像进行相关性分析，具体为：

对不同时刻的经过前处理并进行分割、识别后的二值化微气泡图像进行互相关计算；选择某一时刻图像中某个微气泡的像素块的质心作为中心点，向上下左右延伸一定的宽度和高度来构成一个像素矩阵，记为查询窗口W₁，对应于当前时刻查询窗口的位置，在下一个时刻的图像中确定同样位置、同样宽度和高度的查询窗口W，并找出该查询窗口中包含的所有微气泡并统计数量；设统计后的数量为N，分别以这N个微气泡的质心建立与W₁同样宽度和高度的查询窗口W₂，来构成N个像素矩阵，其中微气泡个数等于参考矩阵的个数，即N个W₂窗口，每个W₂窗口对应一个参考矩阵，对当前时刻的查询窗口W₁对应的像素矩阵与下一时刻中N个参考矩阵分别进行互相关运算得到互相关系数，产生最大互相关系数的参考矩阵即为当前时刻参考窗口中心对应的微气泡在下一刻的气泡图像中所对应的像素区域，记录下两个微气泡的像素区域的对应关系；

互相关系数 的计算方法为

其中分子为W₁，W₂重叠区域的像素面积之和，B₁, B₂为W₁，W₂各自区域内包含的所有像素块面积之和；i为当前时刻查询窗口中心区域的微气泡的标记号，j为下一时刻选定的某一个像素矩阵中心的微气泡的标记号。

2.根据权利要求1所述的高浓度微群泡形态识别及轨迹追踪测速方法，其特征在于，步骤2）中，所述的填充和腐蚀操作具体为：

对去除噪点后的气泡二值化图像中的每一个气泡像素块进行筛选，找出中心区域像素灰度值为0的点并将其填充为1；同时，对每一个像素块的边缘在不影响气泡形态的情况下，进行腐蚀。