[发明专利]一种测量水体中气泡的方法

摘要

本发明公开了一种测量水体中气泡的方法，主要包括气泡图像识别过程、非球形气泡的等效粒径转换过程以及气泡粒径的反演计算过程。采用本发明的气泡图像识别过程可以将水体中的气泡图像和悬浮物图像准确地区分开来，以获得准确的气泡轮廓。采用本发明的非球形气泡的等效粒径转换过程可以降低等效转换过程中的误差，提高等效球体气泡粒径计算的精度。采用本发明的气泡粒径反演计算过程，通过将图像标定与反演计算相结合来生成气泡粒径的物理尺寸，精度高、实时性好，可以实现对气泡物理参数的原位、实时测量，适合在科研、教学、海水监测等领域中广泛应用。

主权项

1.一种测量水体中气泡的方法，其特征在于，包括：利用已知的气泡轮廓样本生成气泡库；采集待测水体的气泡悬浮物图像，提取出其中的气泡轮廓和悬浮物轮廓；对提取出的每一个气泡轮廓和悬浮物轮廓利用相似度比较法与所述气泡库中的气泡轮廓样本进行比较，筛选出相似度大于设定阈值的轮廓判定为疑似气泡轮廓；对每一个所述的疑似气泡轮廓进行灰度统计，将灰度值从轮廓的中心向边缘逐渐变小的轮廓判定为气泡轮廓；根据所述气泡轮廓计算出气泡粒径所对应的像素个数p'；将具有不同宽度等级的条纹组的分辨率板浸入到水体中，拍摄所述分辨率板上的所述条纹组，形成目标条纹图像，并根据所述目标条纹图像计算出目标条纹的宽度所对应的像素个数；在所述分辨率板上设置有N个不同宽度等级的条纹组，所述N为大于1的正整数；将所述N个不同宽度等级的条纹组按照其条纹宽度所对应的像素个数以从小到大的顺序依次排列，形成N+1个区间；其中，宽度最小的条纹所对应的像素个数与0形成首区间宽度最大的条纹所对应的像素个数与+∞形成尾区间中间的N‑1个区间由相邻的两个像素个数形成，即针对每一个宽度等级的条纹组，建立目标条纹的宽度与像素个数的对应关系，形成关系模型：其中，i是条纹组编号，d_i是第i个条纹组中的目标条纹的宽度，是宽度为d_i的目标条纹所对应的像素个数，是宽度为d_i的目标条纹所对应的比例因子；判断所述p'落入所述N+1个区间中的哪一个区间内；若所述p'落入首区间内，则利用第1个条纹组所对应的关系模型计算出所述气泡粒径的物理尺寸若所述p'落入尾区间内，则利用第N个条纹组所对应的关系模型计算出所述气泡粒径的物理尺寸若所述p'落入中间的某个区间内，则分别计算所述p'与该区间的两个端点的像素个数的相对误差，并选取相对误差较小的一个像素个数所对应的关系模型计算出所述气泡粒径的物理尺寸j＝i或j＝i+1。