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冰形表面激光光带中心线快速提取方法

康含玉 刘桂华 王斌 牛乾

康含玉, 刘桂华, 王斌, 等. 冰形表面激光光带中心线快速提取方法[J]. 实验流体力学, 2017, 31(5): 81-87. doi: 10.11729/syltlx20170058
引用本文: 康含玉, 刘桂华, 王斌, 等. 冰形表面激光光带中心线快速提取方法[J]. 实验流体力学, 2017, 31(5): 81-87. doi: 10.11729/syltlx20170058
Kang Hanyu, Liu Guihua, Wang Bin, et al. A fast method of extracting the laser light bar's centerline in the ice model[J]. Journal of Experiments in Fluid Mechanics, 2017, 31(5): 81-87. doi: 10.11729/syltlx20170058
Citation: Kang Hanyu, Liu Guihua, Wang Bin, et al. A fast method of extracting the laser light bar's centerline in the ice model[J]. Journal of Experiments in Fluid Mechanics, 2017, 31(5): 81-87. doi: 10.11729/syltlx20170058

冰形表面激光光带中心线快速提取方法

doi: 10.11729/syltlx20170058
基金项目: 

国家自然科学基金 11602292

四川省科技厅科技支撑项目 2016GZ0183

详细信息
    作者简介:

    康含玉(1990-), 女, 河南平顶山人, 硕士研究生。研究方向:图像处理、机器视觉。通信地址:四川省绵阳市涪城区西南科技大学东七A座(博雅轩)(621000)。E-mail:360613216@qq.com

    通讯作者:

    康含玉, E-mail:360613216@qq.com

  • 中图分类号: V211.752

A fast method of extracting the laser light bar's centerline in the ice model

  • 摘要: 在风洞结冰模型3D冰形测量中,激光三角测量法相对传统测量方法检测速度快、精确度高,具有极高研究价值。然而由于冰体对激光透射严重,影响激光中心线提取精度从而影响测量精度。针对此问题,提出一种冰形表面激光光带中心线快速提取方法。该算法具体实现步骤为:首先,采用基于三维块匹配去噪算法对图像进行降噪,并对图像进行视觉显著性计算,分割出光带区域;其次,求取梯度图并转换至频域空间,根据图像频谱特征求取能量中心区域;最后,对区域采用灰度重心法求取中心线亚像素级位置。采用冰箱冻结的半径已知圆柱冰块评估该算法,测得算法处理时效为28.57FPS,使用该算法的冰形轮廓重建精度达到0.017mm。实验证明算法满足冰形在线测量技术要求,为开展结冰实验中结冰生长过程在线三维检测技术奠定技术基础。
  • 图  1  激光刀切法冰形三维轮廓测量原理

    Figure  1.  The principle of 3D contour measurement of ice-cutting

    图  2  冰体表面激光投射效果图以及3D显示

    Figure  2.  The laser onto the ice model and 3D display effect

    图  3  BM3D去噪流程

    Figure  3.  Process of BM3D denoising

    图  4  去噪效果对比

    Figure  4.  Filtering effect

    图  5  视觉显著性提取结果

    Figure  5.  Visual significance extraction

    图  6  硬件实验平台

    Figure  6.  ardware experiment platform

    图  7  圆柱体冰块测量图像(a)及激光中心线提取结果(b)

    Figure  7.  The captured laser line image (a)on cylindrical ice surface and the extracted center-line (b)of laser line image

    图  8  单条激光线重建结果对比

    Figure  8.  Comparison the results of single laser light reconstruction

    图  9  算法性能对比图

    Figure  9.  Algorithm performance comparison

    表  1  算法耗时

    Table  1.   Time-consuming

    Methods Time/ms
    Ours 35
    Skeleton extraction 58
    Gradient center of gravity 200
    Steger based on Hessian Matrix 650
    下载: 导出CSV

    表  2  基于不同中心线提取算法的重建精度

    Table  2.   Reconstruction accuracy

    Methods Accuracy /mm
    Ours 0.017
    Skeleton extraction 0.045
    Gradient center of gravity 0.018
    Steger based on Hessian Matrix 0.015
    下载: 导出CSV
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出版历程
  • 收稿日期:  2017-05-10
  • 修回日期:  2017-07-17
  • 刊出日期:  2017-10-25

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    《实验流体力学》编辑部

    2021年8月13日