[發明專利]基于溫敏漆技術的層流機翼轉捩位置測量圖像處理方法

有效

• 申請號: 202110149384.3
• 申請日: 2021-02-03
• 公開（公告）號: CN112837291B
• 公開（公告）日: 2022-07-29
• 發明（設計）人: 劉祥;黃輝;王紅彪;熊健;劉大偉
• 申請（專利權）人: 中國空氣動力研究與發展中心高速空氣動力研究所
• 主分類號: G06T7/00
• 分類號: G06T7/00;G06T7/33;G06T7/73;G06V10/44;G06T5/00;G06T5/50
• 代理公司: 北京遠大卓悅知識產權代理有限公司 11369
• 代理人: 賈曉燕

1.一種基于溫敏漆技術的層流機翼轉捩位置測量圖像處理方法，其特征在于，包括：

S1、圖像采集，采用溫敏漆技術對層流機翼表面進行處理，并在處理后的層流機翼表面預定位置進行標記，采用相機對風洞中的層流機翼進行背景圖像、參考圖像和試驗序列圖像的采集；

S2、圖像配準，基于標記點坐標關系，將采集的試驗序列圖像配準到參考圖像位置上；

S3、圖像處理，對配準后的試驗序列圖像、參考圖像進行處理以得到光強比值序列圖像，并基于光強比值序列圖像和溫敏漆校準系數關系式換算和計算，獲得層流機翼表面熱流數據圖像；

S4、基于光強比值序列圖像或熱流數據圖像，依據光強比或熱流沿層流機翼弦向的梯度變化判斷機翼表面轉捩區域和轉捩位置；

在S3中，所述圖像處理被配置為包括：

S31、將參考圖像減除背景圖像，試驗序列圖像減除背景圖像，并將減除背景圖像后的參考圖像和試驗序列圖像進行前濾波；

S32、依據機翼模型在圖像中的區域，對S31中獲得的參考圖像和試驗序列圖像進行剪裁，獲得剪裁后的參考圖像和試驗序列圖像；

S33、在S32剪裁后的參考圖像和試驗序列圖像中，對機翼模型中無溫敏漆區域進行圖像填充，機翼模型以外的區域設置為背景區域，獲得填充后的參考圖像和試驗序列圖像；

S34、將S33獲得的參考圖像與試驗序列圖像進行比值處理，獲得光強比值序列圖像，并對比值序列圖像進行后濾波；

S35、根據S34濾波后的光強比值序列圖像和溫敏漆校準系數關系式換算獲得機翼表面溫度數據序列圖像；

S36、根據S35獲得的溫度數據序列圖像，計算獲得層流機翼表面熱流數據圖像。

2.如權利要求1所述的基于溫敏漆技術的層流機翼轉捩位置測量圖像處理方法，其特征在于，在S2中，圖像配準被配置為包括：

S21、載入相機采集的層流機翼背景圖像、參考圖像和試驗序列圖像，在參考圖像和試驗序列圖像上進行標記特征點選取、標記點識別和標記點定位，并保存定位的標記點坐標文件；

S22、根據標記點坐標關系，將試驗序列圖像配準到參考圖像位置，檢驗配準精度，若精度達標，保存配準后的試驗序列圖像，進入步驟S3，若精度不達標，則返回步驟S21。

3.如權利要求2所述的基于溫敏漆技術的層流機翼轉捩位置測量圖像處理方法，其特征在于，所述S21被配置為包括：

S210、載入機翼模型的背景圖像、參考圖像均為20幅，并將20幅圖像進行平均處理后獲得分別保存于二維矩陣中的一幅背景圖像和一幅參考圖像；

S211、載入的試驗序列圖像為保存到三維矩陣中的100幅；

其中，標記點被配置為包括至少12個均勻分布在機翼圖像四周的黑色圓形標記點，且標記點的定位被配置為采用質心法、形心法、基于模板的互相關法中的任意一種；

所述基于模板的互相關法是利用模板圖像在標記點圖像中移動搜索，在模板圖像與模板占據的標記點圖像灰度值互相關相似性測度極大時確定標記點位置，互相關相似性測度如下式：

其中，C_fl為相似性互相關測度，f(x,y)為模板圖像灰度，I(x,y)為標記點圖像灰度，針對圖像中較小的標記點，為了增強標記點定位的可靠性，將模板灰度擴展為偏微分形式，其擴展方法如下式：

f(x,y)＝f₀(x,y)+f_xΔx+f_yΔy

其中，f₀(x,y)代表標記點灰度值，f_x和f_y分別為灰度值在x和y方向的偏微分。

4.如權利要求2所述的基于溫敏漆技術的層流機翼轉捩位置測量圖像處理方法，其特征在于，步驟S22被配置為包括：

S220、采用基于特征信息的配準方法，對參考圖像和試驗序列圖像中的特征點進行提取、定位，擬合參考圖像和試驗序列圖像的相互關系，獲得試驗序列圖像與參考圖像的配準關系；

S221、利用配準關系式將試驗序列圖像逐個像素點灰度值映射到參考圖像中；

其中，對于映射后的試驗序列圖像不在整數像素點上的，利用插值方法計算整數像素點上的灰度值，完成試驗序列圖像的配準。