[發明專利]一種實驗室提取強分層流體中內孤立波特征的方法

有效

• 申請號: 201910399683.5
• 申請日: 2019-05-14
• 公開（公告）號: CN110118640B
• 公開（公告）日: 2020-06-02
• 發明（設計）人: 鄒麗;張九鳴;李振浩;孫鐵志;裴玉國;杜兵毅;馬鑫宇;于宗冰
• 申請（專利權）人: 大連理工大學
• 主分類號: G01M10/00
• 分類號: G01M10/00;G06T7/80;G06T7/10;G06T7/136
• 代理公司: 大連東方專利代理有限責任公司 21212
• 代理人: 王思宇;李洪福

1.一種實驗室提取強分層流體中內孤立波特征的方法，內孤立波特征包括內孤立波的振幅、波形、波速以及內孤立波流場；其特征在于：

(1)測定內孤立波的振幅、波形和波速，具體包括如下步驟：

S1：將下層流體加入實驗水槽下層；

S2：將染色劑加入下層流體中；

S3：將上層流體加入實驗水槽上層；

S4：在實驗水槽前方安裝并調節CCD相機，使CCD相機能夠拍攝到一個完整的內孤立波；

S5：對CCD相機進行標定；

S6：生成內孤立波，使用CCD相機進行采樣；

S7：對CCD相機采樣得到的原始圖像通過圖像處理得到內孤立波振幅、波形和波速；

S71：根據原始圖像中每個像素點的飽和度，對原始圖像進行灰度化處理，得到灰度直方圖；

S72：根據灰度直方圖確定的分割閾值，對原始圖像進行全局閾值分割；

根據如下公式確定灰度直方圖中用于表示前景和背景的雙峰的峰值位置：

Peak₁＝arg_kmax{historgam_I(k)}

Peak₂＝arg_kmax{(k-Peak₁)²·historgam_I(k)}

其中，Peak₁指對應前景的第一個峰值的位置，Peak₂指對應背景的第二個峰值的位置，historgam_I(k)指第k個灰度直方圖的值，arg_kmax指返回最大值位置；

選擇雙峰之間的波谷對應的灰度值作為全局閾值T，對前景和背景進行分割提取前景和背景，其公式為：

其中，f(x,y)表示原始圖像各像素點的灰度值，h(x,y)為分割后的圖像，T為全局閾值；

S73：對灰度化和閾值分割后的圖像h(x,y)進行一次形態學閉運算，得到填充了背景中的空白并去除了雜色的最終的圖像，再根據標定的物理尺寸和圖像中像素坐標間的換算關系，將最終的圖像中的像素值換為物理尺寸，得到內孤立波的波形，進一步得到振幅和波速；

(2)提取內孤立波流場，具體包括以下步驟：

S1：將下層流體加入實驗水槽下層；

S2：將示蹤粒子加入下層流體中；

S3：待示蹤粒子與下層流體充分混合后，將已經加入了粒子的上層流體加入實驗水槽上層；

S4：在實驗水槽前方安裝并調節CCD相機，使CCD相機能夠拍攝到一個完整的內孤立波；

S5：對CCD相機進行標定；

S6：在實驗水槽上方設置激光器，并調節激光器的激光面與實驗水槽平行；

S7：在CCD相機鏡頭前安裝偏振鏡，調節CCD相機參數和激光器亮度；

S8：生成內孤立波，使用CCD相機進行采樣；

S9：對CCD相機采樣得到的原始圖像使用MATLAB下的開源工具箱進行圖像處理，得到內孤立波流場。

2.根據權利要求1所述的實驗室提取強分層流體中內孤立波特征的方法，其特征在于，采用重力塌陷法、推板法或平板拍擊法生成內孤立波。