[發(fā)明專利]一種基于紋影視頻自動判斷超聲速風(fēng)洞流場建立的方法有效
| 申請?zhí)枺?/td> | 202010732664.2 | 申請日： | 2020-07-27 |
| 公開（公告）號： | CN112067239B | 公開（公告）日： | 2022-06-03 |
| 發(fā)明（設(shè)計）人： | 胡寧;王亭亭;蘇誠 | 申請（專利權(quán)）人： | 中國航天空氣動力技術(shù)研究院 |
| 主分類號： | G01M9/06 | 分類號： | G01M9/06 |
| 代理公司： | 中國航天科技專利中心 11009 | 代理人： | 張曉飛 |
| 地址： | 100074 *** | 國省代碼： | 北京;11 |
| 權(quán)利要求書： | 查看更多 | 說明書： | 查看更多 |
| 摘要： | |||
| 搜索關(guān)鍵詞： | 一種 基于 影視 自動 判斷 超聲速 風(fēng)洞 建立 方法 | ||
針對降低風(fēng)洞運行能耗、提高風(fēng)洞試驗運行標(biāo)準(zhǔn)化程度、降低人為因素干擾、保證風(fēng)洞試驗數(shù)據(jù)質(zhì)量穩(wěn)定的需要，本發(fā)明提出了一種基于紋影視頻自動判斷超聲速風(fēng)洞流場建立的方法，利用流場建立后模型周圍穩(wěn)定激波系所表現(xiàn)出的梯度方向集中這一特征，通過對視頻圖像的處理分析判斷流場建立。該方法可以用于風(fēng)洞自動數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，判斷出流場建立后立刻開始數(shù)據(jù)采集。
技術(shù)領(lǐng)域
本發(fā)明涉及超聲速風(fēng)洞試驗技術(shù)領(lǐng)域，尤其是涉及一種基于紋影視頻自動判斷超聲速風(fēng)洞流場建立的方法。
背景技術(shù)
超聲速風(fēng)洞運行的主要動力為壓縮氣體。隨著風(fēng)洞建造技術(shù)的發(fā)展，且由于風(fēng)洞試驗盡可能模擬真實飛行條件的需要，工業(yè)界不斷建造更大口徑的超聲速風(fēng)洞。風(fēng)洞口徑越大，運行消耗的壓縮氣體越多，由此帶來的能耗也越大。
超聲速風(fēng)洞開車時，流場不是立刻建立的。初始一段時間由于各種擾動的影響，風(fēng)洞流場處于較紊亂的狀態(tài)，此時不能進(jìn)行數(shù)據(jù)采集。流場的是否建立可以從紋影視頻圖像中直觀地判別。從紋影視頻中可以看到，吹風(fēng)剛剛開始的時候，流場紋影呈現(xiàn)不規(guī)則的抖動，此時流場的總壓、靜壓等參數(shù)在不斷變化。當(dāng)流場參數(shù)逐漸收斂到設(shè)定值時，有一道斜激波快速掠過整個流場，隨后模型周圍會出現(xiàn)一系列穩(wěn)定的激波，流場其它區(qū)域變得干凈清晰，說明流場已經(jīng)建立。
為了降低風(fēng)洞運行能耗，并且提高風(fēng)洞試驗運行標(biāo)準(zhǔn)化程度，降低人為因素干擾，保證風(fēng)洞試驗數(shù)據(jù)質(zhì)量穩(wěn)定，需要通過流場監(jiān)控視頻自動判斷流場建立，并開始數(shù)據(jù)采集。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明解決的技術(shù)問題是：為保證風(fēng)洞試驗數(shù)據(jù)質(zhì)量穩(wěn)定，降低人為因素干擾，需要建設(shè)風(fēng)洞運行自動控制系統(tǒng)。對于超聲速風(fēng)洞，開車初始一段時間流場不是立刻建立的，需要流場參數(shù)逐漸收斂，模型周圍出現(xiàn)一系列穩(wěn)定的激波時才能進(jìn)行數(shù)據(jù)采集。超聲速風(fēng)洞運行的主要動力為壓縮氣體。為了降低風(fēng)洞運行能耗，需要自動判斷流場建立，并開始數(shù)據(jù)采集。
本發(fā)明的技術(shù)方案是：一種基于紋影視頻自動判斷超聲速風(fēng)洞流場建立的方法，包括
步驟1：對每一幀紋影圖像N，計算流場紋影的灰度梯度直方圖；
步驟2：將計算得到的灰度梯度直方圖最大統(tǒng)計數(shù)量MaxVal(N)與初始幀紋影圖像的灰度梯度直方圖最大統(tǒng)計數(shù)量MaxVal(0)比較；N為正整數(shù)；
步驟3：如果滿足條件
MaxVal(N)k*MaxVal(0)
MaxVal(N)MaxVal(N-1)
則判斷流場已經(jīng)建立，輸出流場建立信號；其中，倍數(shù)k表示穩(wěn)定激波系造成的紋影灰度梯度方向集中度。
所述步驟1具體包括：
步驟11：將紋影圖像轉(zhuǎn)化成灰度圖；
步驟12：對紋影圖像灰度圖進(jìn)行濾波；
步驟13：在濾波后的紋影圖像灰度圖中排除預(yù)先獲取的模型陰影、攝像機暗視野及噪聲點部分，排除掉的流場信息在計算梯度直方圖時不予統(tǒng)計，將剩余部分作為流場判別區(qū)；
步驟14：將流場判別區(qū)劃分為圖像小塊，計算每個圖像小塊的灰度梯度幅值g和方向θ；
步驟15：將灰度梯度方向取值范圍分為z個方向塊，對每個圖像小塊，判斷灰度梯度方向θ落在哪個方向塊中，則將該圖像小塊的灰度梯度幅值g累加在該方向塊的統(tǒng)計數(shù)量上，所有圖像小塊統(tǒng)計完成后即得到包含z個方向的灰度梯度直方圖。
所述步驟13中，被排除的模型陰影、攝像機暗視野及噪聲點部分是在初始幀紋影圖像中預(yù)先獲取得到的，其獲取步驟具體包括：
步驟131：對初始幀紋影圖像，執(zhí)行步驟11和步驟12，獲得濾波后的初始幀紋影圖像；
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