[發明專利]一種獲取空泡的分布特征的方法和裝置

在審

• 申請號: 201710176979.1
• 申請日: 2017-03-22
• 公開（公告）號: CN108629807A
• 公開（公告）日: 2018-10-09
• 發明（設計）人: 李勝勇;吳榮華;王江安;艾小川;姜濤;李剛
• 申請（專利權）人: 中國人民解放軍海軍工程大學
• 主分類號: G06T7/73
• 分類號: G06T7/73;G01C11/30
• 代理公司: 北京銀龍知識產權代理有限公司 11243
• 代理人: 許靜;安利霞

1.一種獲取空泡的分布特征的方法，其特征在于，方法包括：

采用雙目CCD攝像設備獲取圖像序列，圖像序列中的空泡的空泡邊界包括多個特征點；

對每一個特征點，采用雙目視覺及立體匹配算法獲取特征點在攝像設備坐標系中的三維坐標；

將空泡的空泡邊界從攝像設備坐標系映射到真實坐標系，得到空泡邊界的真實坐標；

對空泡邊界的真實坐標進行橢圓擬合，提取空泡的空間分布特征。

2.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，采用雙目CCD攝像設備獲取圖像序列具體包括：

兩個相同的攝像設備在同一時刻獲取空泡所在空間的多個圖像；

在多個圖像中提取關鍵幀，所述關鍵幀具有大于預定閾值的分辨率，將提取出的關鍵幀作為所述圖像序列。

3.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，在采用雙目CCD攝像設備獲取圖像序列的步驟之后，所述方法還包括：

對圖像序列進行畸變處理和圖像預處理。

4.根據權利要求3所述的方法，其特征在于，對圖像序列進行畸變處理和圖像預處理具體包括：

對圖像序列進行灰度化，濾波，灰度拉伸，銳化，以及檢測圖像序列的邊緣。

5.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，將空泡的空泡邊界從攝像設備坐標系映射到真實坐標系，包括：

根據尚未空化時螺旋槳的圖像標定尺寸和有空化時螺旋槳的圖像標定尺寸，得到一比例系數，根據所述比例系數進行映射。

6.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，采用雙目視覺及立體匹配算法測量特征點在攝像設備坐標系中的三維坐標，包括：

雙目CCD攝像設備中，兩個相同的攝像設備在同一時刻拍攝到空泡的特征點P，特征點P在左攝像設備的第一圖像中的坐標為p_left＝(X_left,Y_left)，在右攝像設備的第二圖像中的坐標為p_right＝(X_right,Y_right)；

第一圖像和第二圖像位于同一個平面，特征點P在第一圖像和第二圖像中的Y坐標相同，由三角幾何關系得到：

視差Disparity＝X_left-X_right，計算出特征點P在攝像設備坐標系中的三維坐標P(x_c,y_c,z_c)為：

其中，f是攝像設備焦距，基線距B是兩個攝像設備的投影中心連線的距離。

7.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，得到空泡邊界的真實坐標，具體包括：

采用基于光學三角測量原理的非編碼差分測距定位匹配算法，拾取圖像序列中空泡邊界的像素點，記錄這些像素點的真實坐標并保存為數據文件。

8.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，對空泡邊界的真實坐標進行橢圓擬合，提取空泡的空間分布特征，具體包括：

對于空間中的每一個特征點P，找到其k個鄰近點；

利用k個鄰近點近似地計算出待重建曲面M在特征點P處的法矢量；

根據特征點及所述法矢量得到待重建曲面M在特征點P處的有向切平面，調整法矢量的方向使所述法矢量指向待重建曲面M的同一側；

建立特征點到未知的待重建曲面M間的有向距離函數f(p)；

采用體數據場等值面抽取的步進立方體算法輸出f(p)的零集Z(f)的三角化模型。

9.根據權利要求8所述的方法，其特征在于，建立特征點到未知的待重建曲面M間的有向距離函數f(p)包括：

采用特征點P處的有向切平面的集合表示待重建曲面M，找到與特征點P距離最近的第一有向切平面；f(p)為特征點P到該第一有向切平面的有向距離，是一個標量的體數據場，待重建曲面M是使該標量的體數據場取零值的所有點的集合。

10.一種獲取空泡的分布特征的裝置，其特征在于，包括：

攝像設備，用于采用攝像設備獲取圖像序列，圖像序列中的空泡的空泡邊界包括多個特征點；

特征點提取單元，用于對每一個特征點，采用雙目視覺及立體匹配算法獲取特征點在攝像設備坐標系中的三維坐標；

映射單元，用于將空泡的空泡邊界從攝像設備坐標系映射到真實坐標系，得到空泡邊界的真實坐標；

分布特征分析單元，用于對獲得的空泡邊界的真實坐標進行橢圓擬合，提取空泡的空間分布特征。