[發(fā)明專利]雙色雙光路觀測平臺下沸騰氣泡的三維重構方法及裝置

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 202210253150.8
• 申請日: 2022-03-15
• 公開（公告）號: CN114638931A
• 公開（公告）日: 2022-06-17
• 發(fā)明（設計）人: 王振宇;李思欽;孫新樂;張子晴
• 申請（專利權）人: 北京大學
• 主分類號: G06T17/00
• 分類號: G06T17/00
• 代理公司: 北京知呱呱知識產權代理有限公司 11577
• 代理人: 胡樂

本申請公開了一種雙色雙光路觀測平臺下沸騰氣泡的三維重構方法及裝置，方法包括：利用雙色雙光路觀測平臺采集沸騰氣泡形核明暗場觀測條件下的圖像；將圖像進行目標識別檢測，得到檢測框內沸騰氣泡形核的位置信息和目標圖像，并進行灰度處理；提取目標圖像邊緣和尺寸信息；根據(jù)位置信息耦合明暗場圖像中的相同氣泡；根據(jù)明暗場圖像灰度值的梯度變化，以及光度模型分析，得到氣泡的實際邊緣三維信息；根據(jù)算法生成三維模型點陣坐標，寫入PCD文件，通過PCL框架生成氣泡三維點云模型，實現(xiàn)了雙色雙光路觀測平臺下沸騰形核的三維模型實時原位構建，對沸騰形核、沸騰傳熱和高功率高密流器件散熱研究有著重要意義。

技術領域

本申請涉及計算機視覺技術領域，具體涉及一種雙色雙光路觀測平臺下沸騰氣泡的三維重構方法及裝置。

背景技術

現(xiàn)有的三維重構技術需要多角度相機的支持，如果使用單一的鏡頭，則需要目標物體滿足“朗伯反射”條件，而氣泡屬于透明物體，并不符合朗伯反射。關于透明物體的三維重建，雖然有X光恢復法、斷層攝影法和反向渲染法等，但是都對目標有著極為嚴格的要求，方法并不具有普適性。

申請?zhí)枮椋篊N111709983A的專利文獻中提供的方法主要根據(jù)流場中的氣泡進行建模，氣泡大小尺寸較為接近，氣泡條件較為單一。但該方法必須使用光場相機來分析深度信息，高功率碳化基板上的亞微米級別氣泡，無法使用光場相機來分析氣泡深度，此外，該方法無法分析緊貼基板壁面的氣泡三維特征。

現(xiàn)有的使用X射線成像對沸騰氣泡形核進行成像研究，需要使用昂貴的X光，且整個裝置安放在一個特制的房間中，實驗者很難操控房間中的x射線設備，且成本較高。

發(fā)明內容

為此，本申請?zhí)峁┮环N雙色雙光路觀測平臺下沸騰氣泡的三維重構方法及裝置，以解決現(xiàn)有技術存在的無法使用光場相機來分析氣泡深度和三維特征，且成本高的問題。

為了實現(xiàn)上述目的，本申請?zhí)峁┤缦录夹g方案：

第一方面，一種雙色雙光路觀測平臺下沸騰氣泡的三維重構方法，包括：

利用雙色雙光路觀測平臺采集沸騰氣泡形核明暗場觀測條件下的圖像；

將所述圖像進行目標識別檢測，得到檢測框內沸騰氣泡形核的位置信息和目標圖像，并進行灰度處理；

提取所述目標圖像邊緣和尺寸信息；

根據(jù)所述位置信息耦合明暗場圖像中的相同氣泡；

根據(jù)明暗場圖像灰度值的梯度變化，以及光度模型分析，得到氣泡的實際邊緣三維信息；

根據(jù)算法生成三維模型點陣坐標，寫入PCD文件，通過PCL框架生成氣泡三維點云模型。

進一步的，所述雙色雙光路觀測平臺包括兩臺phantom高速攝像機。

進一步的，所述phantom高速攝像機采集圖像時以10次/秒的速度進行采集。

進一步的，所述圖像進行目標識別檢測時采用YOLO系列目標檢測算法。

進一步的，提取所述目標圖像邊緣時基于OpenCV框架，使用大律法和Canny算子進行邊緣提取。

進一步的，所述暗場觀測條件是高功率碳化基板通過綠色激光入射形成的。

第二方面，一種雙光路觀測平臺下沸騰氣泡的三維重構裝置，包括：

沸騰氣泡形核圖像獲取模塊，用于利用雙色雙光路觀測平臺采集沸騰氣泡形核明暗場觀測條件下的圖像；

目標識別檢測模塊，用于將所述圖像進行目標識別檢測，得到檢測框內沸騰氣泡形核的位置信息和目標圖像，并進行灰度處理；

邊緣提取模塊，用于提取所述目標圖像邊緣和尺寸信息；