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1、第36卷第1期激光与红外Vo.l36,No.12006年1月LASER&INFRAREDJanuary,2006文章编号:1001-5078(2006)01-0075-03水中气泡尺度计算的图像处理方法葛卫龙,张晓晖,雷选华(海军工程大学兵器工程系,湖北武汉430033)摘要:舰船尾流场中气泡幕的存在,使得舰船尾流区域的海水的光特性与周围海水的光特性有很大差异,利用尾流场光学特性的异变,可作为水下航行体跟踪、识别和定位目标的重要手段。尾流中气泡大小、浓度对于研究对光在海水中传输特性有很重要的意义。文中给出了在实验室条件下用图像处理方法计算水中微小气泡尺度的方法,实验结果对于
2、研究舰船尾流场的光学特性有实际意义。关键词:尾流;气泡;图像处理中图分类号:O435;TP391.4文献标识码:AComputingUnderwaterBubbleRadiusUsingImageProcessingGEWe-ilong,ZHANGXiao-hu,iLEIXuan-hua(DepartmentofWeaponryEngineering,NavalUniversityofEngineering,Wuhan430033,China)Abstract:Airbubblescreeninshipwakesmakesseawaterinwakesopticalchar
3、acteristicmoredifferentwithothers,whichcanbeusedtotrack,identifyandorientateobjectsintheseawater.Theradiusandthicknessofairbubblesisveryimportanttolighttransmissioncharacteristicinwakes.Themethodofcomputingtinybubbleradiususingimageprocessingisgiveninthearticle,andtheresultshavepracticalme
4、aningtostudyopticalcharacteristicinshipwakes.Keywords:wakes;airbubble;imageprocessing1前言5Lm、10Lm、20Lm、25Lm、30Lm。流量计控制空气舰船在航行过程中,由于螺旋桨的旋转产生空压缩机的空气流量,实验室采用的流量计型号为化、海面的波浪破碎以及从吃水线部分大量空气的LZB-3WB,量程为60~600ml/min。对于气泡的研[3、4]卷入,在舰船尾部的海水中形成的一条含有大量气究有两类方法,即声学和光学技术,其中光学技泡幕带,就是通常所说的尾流。它可存留几十分钟,术主要有照相技
5、术、激光散射技术和激光全息技术。[1]其长度可达数千米。激光在尾流中传输时水中用照相技术来研究气泡,具有直观、低费用的优点,气泡的尺度、浓度对于激光的吸收、反射、折射、衍射配合图像处理技术,可获得较为详细的关于气泡的[2]和散射等特性有较大不同。利用舰船尾流气泡参数。本文用照相技术获得研究气泡的样本,用图密度与周围海水的差异及光学特性的变化,可进行像处理技术中的边缘提取技术得到气泡的轮廓,用水下航行体跟踪、识别和定位目标。尾流中气泡尺改进的填充方法对气泡的轮廓填充,得到气泡的尺度,密度具有一定的统计分布规律,为了得到它们的度,并对不合理的气泡进行剔除,实验结果表明,得统计分
6、布规律,在实验室中利用气泡模拟器(见图到的气泡尺寸有较高的准确度,对于研究舰船1)对舰船尾流进行模拟,气泡发生器由空气压缩机、流量计和微孔陶瓷管三部分组成,气泡发生器的基金项目:973国家重大安全基础研究。作者简介:葛卫龙(1979-),男,讲师,硕士,主要研究领域为光核心微孔陶瓷管是以尾流中气泡的分布规律为基础学图像处理及水下激光探测。定做的,实验室所使用的微孔陶瓷管微孔直径为收稿日期:2005-04-05;修订日期:2005-06-3076激光与红外第36卷尾流场的光学特性有实际意义。DB1=((x1-x2)2+(y1-y2)2+22(x2-x3)+(y2-y3)+22
7、(x3-x4)+(y3-y4))/3则每个像素的实际尺寸为DB=(10000/DB1)Lm,在这幅图中DB1=349.2,DB=28.6Lm。3.2选择要研究的气泡区域图3是用数码相机拍摄到的气泡采样图片,从图3中我们可以看出,图片某些区域的气泡很少有合并的,利用这些区域的气泡来研究尺度分布规律,有较好的准确性。图4是我们选择的样本区域。为图1气泡发生器了消除随机噪声的影响,利用wiener滤波器对图像Fig.1bubbleproducinginstrument进行滤波。wiener滤波器的原理是将信号和噪声都2气
