[發(fā)明專利]針對(duì)菲涅爾透鏡產(chǎn)生的片光圖的灰度處理方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201410401394.1
• 申請(qǐng)日: 2014-08-15
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN104933741B
• 公開(kāi)（公告）日: 2017-09-19
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 賀益英;譚水位;趙懿珺;吳一紅;曾利;曲兆松;鄭鈞;任明軒;徐澤楊;馮晶
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中國(guó)水利水電科學(xué)研究院;北京尚水信息技術(shù)股份有限公司
• 主分類號(hào): G06T11/00
• 分類號(hào): G06T11/00
• 代理公司: 暫無(wú)信息
• 代理人: 暫無(wú)信息

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及了一種針對(duì)菲涅爾透鏡產(chǎn)生的片光圖的灰度處理方法。

背景技術(shù)

平面激光誘導(dǎo)熒光成像是使其所含熒光物質(zhì)激發(fā)(誘導(dǎo))出熒光信號(hào)，用攝像設(shè)備記錄熒光圖像，其光強(qiáng)場(chǎng)(灰度)即包含有該熒光物的濃度場(chǎng)信息，此探測(cè)的實(shí)驗(yàn)技術(shù)稱作PLIF，在PLIF技術(shù)中所述平面激光，即激光片光源，或稱激光光刀。激光片光源在流體流動(dòng)無(wú)干擾檢測(cè)技術(shù)中是必不可少的設(shè)備。如PIV流速場(chǎng)測(cè)試系統(tǒng)；PLIF濃度場(chǎng)測(cè)試系統(tǒng)。常見(jiàn)到的片光源裝置中有一個(gè)將激光束擴(kuò)展成激光光片的光學(xué)組件。一般情況下系使用柱面鏡對(duì)激光束擴(kuò)束，生成扇形片光。該扇形光片的橫向光功率分布仍保持激光束的高斯分布，因而光強(qiáng)分布很不均勻；再者，扇形光片呈發(fā)散型傳播，光能利用率不高。對(duì)這些特點(diǎn)不做改正，則難以滿足PLIF技術(shù)對(duì)片光的要求。

本發(fā)明中所用的片光源改由鮑威爾棱鏡擴(kuò)束、菲涅爾透鏡聚光，形成矩形平行光片光源，其所用的系統(tǒng)如中國(guó)實(shí)用新型專利ZL201320180897.1號(hào)專利。鮑威爾棱鏡擴(kuò)束、菲涅爾透鏡聚光，可將扇形擴(kuò)散的片光再收攏為較為均勻的平行光片，不僅增強(qiáng)了片光的光強(qiáng)，也使片光的均勻性強(qiáng)于柱面鏡擴(kuò)束。這對(duì)PLIF無(wú)干擾濃度場(chǎng)測(cè)試中對(duì)片光光強(qiáng)均勻的特質(zhì)要求十分必要。

菲涅爾透鏡的工作面系由極多不同焦距的同心圓環(huán)透鏡構(gòu)成，其斷面形狀如同鋸齒條，每一個(gè)齒距，即為一個(gè)環(huán)帶的寬度。經(jīng)菲涅爾透鏡射出的光片中包含有密集的明暗相間的條紋。鮑威爾棱鏡所展開(kāi)的片光的均勻性一般不低于75％，高質(zhì)量的鮑鏡的均勻性則接近80％。

若單從亮條紋而論，再經(jīng)菲涅爾透鏡聚光后的片光的均勻性有所提升，并足以反映拍攝對(duì)象的熒光場(chǎng)強(qiáng)度信息，所以尋找出每根亮線的位置和灰度值，是至關(guān)重要的。

如何提取亮線的有關(guān)信息，關(guān)鍵在于對(duì)明暗條紋的處理上。拍攝灰度圖像后，在全部像素灰度場(chǎng)數(shù)據(jù)中，如何尋找亮線？但是目前還沒(méi)有從上述的矩形平行光片光源中提取亮線的方法，因而本發(fā)明就具有開(kāi)創(chuàng)性的意義。

發(fā)明內(nèi)容

本申請(qǐng)的發(fā)明目的在于提供一種將針對(duì)菲涅爾透鏡產(chǎn)生的片光圖的灰度處理方法。

為了完成本申請(qǐng)的發(fā)明目的，本申請(qǐng)采用以下技術(shù)方案：

本發(fā)明的一種針對(duì)菲涅爾透鏡產(chǎn)生的片光圖的灰度處理方法，菲涅爾透鏡位于鮑威爾棱鏡的焦距上，激光依次通過(guò)鮑威爾棱鏡和菲涅爾透鏡生成片光圖，片光圖是一張由極多條明線和暗線相間組成的灰度圖，其中：

(1)、采集從菲涅爾透鏡產(chǎn)生的片光圖，得到該片光圖中的每個(gè)像素的灰度值；

(2)、沿著平行于像素行的方向，將上述灰度圖平均分割成p行，再沿著垂直于像素行方向?qū)⑸鲜龌叶葓D平均分割成q列，使該灰度圖分割成p行×q列個(gè)網(wǎng)格，每個(gè)網(wǎng)格的大小相同；

(3)、設(shè)每個(gè)網(wǎng)格內(nèi)有m行n列個(gè)像素，將每列的m個(gè)像素灰度值求和，得到n個(gè)和值，求取n個(gè)和值的最大值，并記錄下該網(wǎng)格的對(duì)應(yīng)列號(hào)，即為最大值列號(hào)；

(4)、保留步驟(3)的最大值列號(hào)的灰度值或最大值列號(hào)的灰度值及其左右的1-2列的灰度值，將所有保留的列定義為此網(wǎng)格內(nèi)的一個(gè)亮線列，而其余列的灰度值被賦值為零，該網(wǎng)格的灰度值為該亮線列的平均灰度值；

(5)、重復(fù)步驟(3)和(4)，求取p×q個(gè)網(wǎng)格的亮線列的平均灰度值，得到包含p行×q列個(gè)灰度值的整個(gè)片光圖分布圖；

本發(fā)明的一種針對(duì)菲涅爾透鏡產(chǎn)生的片光圖的灰度處理方法，其中：所述的步驟(2)中每個(gè)網(wǎng)格內(nèi)m行或n列均包含8-15個(gè)像素；

本發(fā)明的一種針對(duì)菲涅爾透鏡產(chǎn)生的片光圖的灰度處理方法，其中：所述的平均灰度值為上述一個(gè)亮線列所有像素的灰度值的總和除以該亮線列所包含像素的個(gè)數(shù)；

本發(fā)明的一種針對(duì)菲涅爾透鏡產(chǎn)生的片光圖的灰度處理方法，其中：所述步驟(1)至步驟(5)均是用計(jì)算機(jī)來(lái)進(jìn)行輔助運(yùn)算的。

本發(fā)明提供了針對(duì)菲涅爾透鏡產(chǎn)生的片光圖的灰度處理方法，使用該方法可以從明暗條紋片光圖中提取出熒光對(duì)象的全灰度場(chǎng)信息，具備無(wú)明暗條紋片光的使用效果。

附圖說(shuō)明

圖1為本發(fā)明的鮑威爾棱鏡與菲涅爾透鏡的光學(xué)組合件的原理圖；

圖2為通過(guò)菲涅爾透鏡后的激光形成的片光圖，在該片光圖中包括：多條明線和暗線相間組成的圖像，將該圖像劃分成p行和q列；

圖3為由圖2的片光圖的p行和q列劃分出來(lái)的一個(gè)網(wǎng)格片光圖的放大圖；

圖4為用本發(fā)明的方法處理后的一個(gè)網(wǎng)格片光圖的放大圖；

圖5為用本發(fā)明的方法處理圖2片光圖后得到的灰度值分布圖。