[发明专利]一种流场图像预处理方法及其系统

摘要

一种流场图像预处理方法及其系统，属于图像预处理方法及装置，针对目前流场测量中预处理占据时间较长的问题，提高流场图像预处理效率。本发明的流场图像预处理方法包括均值化步骤、图像拉伸步骤、噪声判断步骤、去除固定噪声步骤、构造二值化均值图像步骤和掩模操作步骤。本发明的流场图像预处理系统，包括输入以太网口、以太网输入控制芯片、数字信号处理器、同步动态随机存储器、动态存储芯片、带电可擦可编程只读存储器、输出以太网口及以太网输出控制芯片。本发明体积和功耗均较小，能够嵌入现有的流场测量仪器中，进行流场测量图像预处理，输出噪声较小的流场测量图片，提高了整个后端处理器的效率和处理速度。

主权项

一种流场图像预处理方法，对于要观测的流场，利用以太网相机获取N幅流场图像，其特征在于，对于任意第k幅流场图像，包括下述步骤：(1)均值化步骤：对第k幅流场图像Ik上所有像素逐行滑动图像窗口，计算所形成的第j个图像窗口内各像素x的均值化值Nkj(x)：Nkj(x)=Ikj(x)-IjminIjmax-Ijmin,k=1,...,N,N=1000~50000,j≥1,0≤Nkj(x)≤1;]]>其中，Ikj(x)为第k幅流场图像第j个窗口内像素x的像素值，Ijmax和Ijmin分别为第j个图像窗口内最大像素值和最小像素值：Ω为图像窗口所在的域，所述图像窗口大小为M×M，M＝8、16或者32像素；(2)图像拉伸步骤，包括下述子步骤：(2.1)对于第k幅图像的第j个图像窗口，计算其中各像素x的拉伸值Sjk(x)：其中分别为第k幅图像中的最小像素值和最大像素值；(2.2)对于第k幅图像，各像素x的拉伸值Sjk(x)按其对应像素x的位置，构成第k幅拉伸图像Sk；图像均值化步骤和图像拉伸步骤，在一幅图像内的每个窗口进行；(3)噪声判断步骤，包括下述子步骤：(3.1)肉眼判断第k幅流场图像Ik上是否存在水雾，是则进行步骤(4)；否则进行子步骤(3.2)；(3.2)判断第k幅流场图像Ik上是否存在气泡，是则进行步骤(5)，否则输出Sk，结束；(4)去除固定噪声步骤，包括下述子步骤：(4.1)首先获得模板图像Bref：上式的含义为，N幅拉伸图像对应的像素值相加，相加结果除以N后按其对应像素x的位置，构成模板图像Bref；(4.2)第k幅拉伸图像Sk与模板图像Bref进行图像相减，得到去噪图像所述图像相减是指两幅图像对应的像素值相减，相减结果按其对应像素x的位置，构成去噪图像；(4.3)判断第k幅流场图像Ik上是否存在气泡，是则进行步骤(5)，否则输出结束；(5)构造二值化均值图像步骤，包括下述子步骤：(5.1)选定一张不包含气泡的流场图像作为背景图像Inomal，将第k幅流场图像Ik与背景图像Inomal进行图像相减，得到第k幅差值图像(5.2)对第k幅幅差值图像的所有像素进行均值化操作，得到各像素x的差值均值化值Gk(x)：其中，表示第k幅差值图像的最小像素值，表示第k幅差值图像的最大像素值；(5.3)各像素x的差值均值化值Gk(x)按其对应像素x的位置，构成第k幅均值图像Gk；(5.4)对Gk进行二值化操作，形成第k幅二值化图像其中各像素x的像素值其中，0≤二值化阈值Gkth≤1；照射到流场的激光能量越大，Gkth越靠近1，否则，Gkth越靠近0；(6)掩模操作步骤，包括下述子步骤：(6.1)在中对所有像素值为1的像素点进行判断和处理，形成掩模图像(6.2)将第k幅拉伸图像Sk或者去噪图像与掩模图像进行图像相减，得到预处理后的结果图像，输出结果图像，结束。