1.基于纹影成像的气液两相中气流场速度测量方法,其特征在于,包括以下步骤:步骤1,采集t时刻和t+1时刻待检测气液两相的彩色纹影图像;
步骤2,对于每一时刻的彩色纹影图像,提取该纹影图像中的不同色块至各自分区中,得到不同的分区图像,对每个分区图像进行二值化处理,得到预处理后的分区图像;
步骤3,采用公式(1)计算从t到t+1时刻,第i分区图像中第j个连通域在相邻时间下的关联度式(1)中, 表示在第i个分区图像下,t时刻第j个连通域重心与t+1时刻所有n个连通域重心的像素欧式距离的集合,δ=1,2,3,...,n; 表示t时刻第i个分区图像中第j个连通域的重心; 表示t+1时刻第i个分区图像中第δ个连通域的重心;
表示在第i个分区图像下,t时刻第j个连通域的像素面积与t+1时刻所有n个连通域像素面积差值的集合; 表示t时刻第i个分区图像中第j个连通域的面积; 表示t+1时刻第i个分区图像中第δ个连通域的面积;
ξ1、ξ2均表示权重调节系数,其中ξ1>ξ2,ξ1+ξ2=1;
最后得到t至t+1时刻第i分区图像中的所有关联度的集合
步骤4,按照3σ判断去除ηi中的异常值,在去除异常值后的每个关联度对应的两个连通域之间设置流动方向,流动方向由t时刻的连通域指向t+1时刻的连通域;
步骤5,根据步骤3和步骤4,得到所有分区图像的流动方向;
步骤6,计算每个流动方向对应的连通域的流动速度,形成连通域的流动速度矢量;最终得到所有分区图像的流动速度矢量;
步骤7,将步骤6的所有分区图像进行叠加,得到待检测气液两相中气相的流动速度矢量图。
2.如权利要求1所述的基于纹影成像的气液两相中气流场速度测量方法,其特征在于,所述的步骤6中,首先计算像素速度,其中像素速度为关联度对应的两个连通域重心的像素欧式距离除以t到t+1的时间间隔;然后再根据图像中物体的像素与实际比例,得到实际流动速度。
3.如权利要求1所述的基于纹影成像的气液两相中气流场速度测量方法,其特征在于,所述的步骤2中,预处理后的分区图像中的连通域还进行了去噪处理,具体为:将面积小于
50pixel2的连通域设为噪声点,在图像中去除该连通域。
4.如权利要求1所述的基于纹影成像的气液两相中气流场速度测量方法,其特征在于,还包括步骤8:执行t=t+1,重复步骤1至步骤7,计算连续相邻时刻下待检测气液两相中气相的流动速度矢量图。
5.基于纹影成像的气液两相中气流场速度测量系统,其特征在于,包括:图像采集模块,用于采集t时刻和t+1时刻待检测气液两相的彩色纹影图像;
图像预处理模块,用于对每一时刻的彩色纹影图像,提取该纹影图像中的不同色块至各自分区中,得到不同的分区图像,对每个分区图像进行二值化处理,得到预处理后的分区图像;
关联度计算模块,用于采用公式(1)计算从t到t+1时刻,第i分区图像中第j个连通域在相邻时间下的关联度式(1)中, 表示在第i个分区图像下,t时刻第j个连通域重心与t+1时刻所有n个连通域重心的像素欧式距离的集合,δ=1,2,3,...,n; 表示t时刻第i个分区图像中第j个连通域的重心; 表示t+1时刻第i个分区图像中第δ个连通域的重心;
表示在第i个分区图像下,t时刻第j个连通域的像素面积与t+1时刻所有n个连通域像素面积差值的集合; 表示t时刻第i个分区图像中第j个连通域的面积; 表示t+1时刻第i个分区图像中第δ个连通域的面积;
ξ1、ξ2均表示权重调节系数,其中ξ1>ξ2,ξ1+ξ2=1;
最后得到t至t+1时刻第i分区图像中的所有关联度的集合
误差去除模块,用于按照3σ判断去除ηi中的异常值,在去除异常值后的每个关联度对应的两个连通域之间设置流动方向,流动方向由t时刻的连通域指向t+1时刻的连通域;
分区图像的流动速度矢量计算模块,用于计算误差去除模块的每个流动方向对应的连通域的流动速度,形成连通域的流动速度矢量;最终得到所有分区图像的流动速度矢量;
流动速度矢量融合模块,用于将所有分区图像进行叠加,得到待检测气液两相中气相的流动速度矢量图。
6.如权利要求5所述的基于纹影成像的气液两相中气流场速度测量系统,其特征在于,所述的分区图像的流动速度矢量计算模块中,首先计算像素速度,其中像素速度为关联度对应的像素欧式距离除以t到t+1的时间间隔;然后再根据图像中物体的像素与实际比例,得到实际流动速度。
7.如权利要求5所述的基于纹影成像的气液两相中气流场速度测量系统,其特征在于,所述的图像预处理模块中,预处理后的分区图像中的连通域还进行了去噪处理,具体为:将面积小于50pixel2的连通域设为噪声点,在图像中去除该连通域。
8.如权利要求5所述的基于纹影成像的气液两相中气流场速度测量系统,其特征在于,还包括循环处理模块,用于执行t=t+1,重复图像采集模块至流动速度矢量融合模块,计算连续相邻时刻下待检测气液两相中气相的流动速度矢量图。