[發(fā)明專利]一種測量動(dòng)態(tài)光彈圖像中聲傳播方向的方法

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• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201910796906.1
• 申請(qǐng)日: 2019-08-27
• 公開（公告）號(hào): CN110530499A
• 公開（公告）日: 2019-12-03
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 匡鹿婷;宋波;毛捷;胡中韜;王坤;陳秋穎;廉國選;冷濤
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中國科學(xué)院聲學(xué)研究所
• 主分類號(hào): G01H9/00
• 分類號(hào): G01H9/00
• 代理公司: 11309 北京億騰知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙)
• 代理人: 陳霽<國際申請(qǐng)>=<國際公布>=<進(jìn)入國

本發(fā)明提供了一種測量動(dòng)態(tài)光彈圖像中聲傳播方向的方法，包括步驟：調(diào)節(jié)動(dòng)態(tài)光彈設(shè)備的激光光源強(qiáng)度和采集間隔時(shí)間；獲取相鄰的至少兩幀動(dòng)態(tài)光彈圖像；計(jì)算至少兩幀動(dòng)態(tài)光彈圖像中多個(gè)像素點(diǎn)的光流矢量值；根據(jù)光流矢量值確定聲波的傳播方向。通過光流法來解決固體內(nèi)部聲傳播方向測量的問題。光流法用于檢測圖像序列中的運(yùn)動(dòng)目標(biāo)，通過稠密光流法，以矢量箭頭的形式表征出目標(biāo)的運(yùn)動(dòng)方向，并在光彈圖像中繪制出來，最終從一副光流矢量圖上可判斷聲場的運(yùn)動(dòng)方向。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及超聲學(xué)領(lǐng)域，尤其涉及一種測量動(dòng)態(tài)光彈圖像中聲傳播方向的方法。

背景技術(shù)

現(xiàn)有的利用光彈設(shè)備進(jìn)行固體中聲波傳播方向判定方法多為直接觀察的定性判斷，無法實(shí)現(xiàn)對(duì)聲傳播方向的準(zhǔn)確定量觀測。然而，光彈作為能夠唯一觀測固體內(nèi)部聲場的實(shí)驗(yàn)方法，將其由定性觀察改進(jìn)為定量判斷的儀器，具有重要的科學(xué)意義。光流法是關(guān)于視域中的物體運(yùn)動(dòng)檢測中的概念。用來描述相對(duì)于觀察者的運(yùn)動(dòng)所造成的觀測目標(biāo)、表面或邊緣的運(yùn)動(dòng)。光流法在樣型識(shí)別、計(jì)算機(jī)視覺以及其他影像處理領(lǐng)域中非常有用，可用于運(yùn)動(dòng)檢測、物件切割、碰撞時(shí)間與物體膨脹的計(jì)算、運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償編碼，或者通過物體表面與邊緣進(jìn)行立體的測量等。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于解決現(xiàn)有技術(shù)存在的缺陷。

為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明公開了一種測量動(dòng)態(tài)光彈圖像中聲傳播方向的方法，包括下列步驟：

調(diào)節(jié)動(dòng)態(tài)光彈設(shè)備的激光光源強(qiáng)度和采集間隔時(shí)間；獲取相鄰的至少兩幀動(dòng)態(tài)光彈圖像；計(jì)算至少兩幀動(dòng)態(tài)光彈圖像中多個(gè)像素點(diǎn)的光流矢量值；根據(jù)光流矢量值確定聲波的傳播方向。

一個(gè)實(shí)例中，在計(jì)算至少兩幀動(dòng)態(tài)光彈圖像中多個(gè)像素點(diǎn)的光流矢量值的步驟之前，還包括：對(duì)至少兩幀動(dòng)態(tài)光彈圖像進(jìn)行歸一化預(yù)處理。

一個(gè)實(shí)例中，通過調(diào)整激光光源強(qiáng)度，避免動(dòng)態(tài)光彈圖像灰度化處理后的像素值飽和，出現(xiàn)平頂現(xiàn)象。

一個(gè)實(shí)例中，預(yù)設(shè)動(dòng)態(tài)光彈圖像的采集間隔時(shí)間，根據(jù)采集間隔時(shí)間進(jìn)行動(dòng)態(tài)光彈圖像的采集，使得到的動(dòng)態(tài)光彈圖像滿足光流法計(jì)算的時(shí)間連續(xù)條件；采集間隔時(shí)間小于等于0.22μs。

一個(gè)實(shí)例中，計(jì)算至少兩幀動(dòng)態(tài)光彈圖像中多個(gè)像素點(diǎn)的光流矢量值的步驟，具體包括：

結(jié)合光流基本方程：I_xu+I_yv+I_t＝0和光流的局部平滑約束準(zhǔn)則，將至少兩幀動(dòng)態(tài)光彈圖像近似為二維信號(hào)的函數(shù)，利用二次多項(xiàng)式對(duì)至少兩幀動(dòng)態(tài)光彈圖像進(jìn)行建模；得到至少兩幀動(dòng)態(tài)光彈圖像的全局位移d，即至少兩幀動(dòng)態(tài)光彈圖像中多個(gè)像素點(diǎn)的光流矢量值；其中，I_x，I_y，I_t為某一像素點(diǎn)在坐標(biāo)系上的亮度值，u為x軸方向上的偏移量，v為y軸方向上的偏移量。

本發(fā)明的有點(diǎn)在于：通過光流法來解決固體內(nèi)部聲傳播方向測量的問題。光流法用于檢測圖像序列中的運(yùn)動(dòng)目標(biāo)，通過稠密光流法，以矢量箭頭的形式表征出目標(biāo)的運(yùn)動(dòng)方向，并在光彈圖像中繪制出來，最終從一副光流矢量圖上可判斷聲場的運(yùn)動(dòng)方向。

附圖說明

圖1為本發(fā)明的一種測量動(dòng)態(tài)光彈圖像中聲傳播方向的方法流程圖；

圖2(a)為本發(fā)明第一組圖像序列的第一幀動(dòng)態(tài)光彈圖像；

圖2(b)為本發(fā)明第一組圖像序列的標(biāo)識(shí)光流矢量值的第一幀動(dòng)態(tài)光彈圖像；

圖3(a)為本發(fā)明第二組圖像序列的第一幀動(dòng)態(tài)光彈圖像；

圖3(b)為本發(fā)明第二組圖像序列的標(biāo)識(shí)光流矢量值的第一幀動(dòng)態(tài)光彈圖像；

圖4(a)為本發(fā)明第三組圖像序列的第一幀動(dòng)態(tài)光彈圖像；