[发明专利]一种油膜干涉法条纹间距图像识别方法

权利要求书

1.一种油膜干涉条纹间距图像识别方法，其特征在于，包括如下步骤：导入t1时刻油膜干涉条纹图像、图像的灰度化处理、线性拟合去趋势、设置计算窗口、获取窗口内条纹间距、移动窗口获取全图像条纹间距、重复程序获得t2时刻图像条纹间距、计算油膜表面摩擦阻力系数C_f。

2.如权利要求1所述的油膜干涉条纹间距图像识别方法，其特征在于：所述导入t1时刻油膜干涉条纹图像是指导入风洞实验中获取的t1时刻的条纹原始图像。

3.如权利要求2所述的油膜干涉条纹间距图像识别方法，其特征在于：所述图像的灰度化处理是指将实验中获得的所述t1时刻油膜干涉条纹图像灰度化，即表征图像的R、G、B值设置相等，范围为0～255表征图像亮度。

4.如权利要求1或3所述的油膜干涉条纹间距图像识别方法，其特征在于：所述线性拟合去趋势包括以下步骤：

第一步：将像素为m×n的二维灰度图像分割为m个1×n的片段，对于每个片段的亮度数据，利用最小二乘法线性拟合得到其由于全局光照的不均匀性引起的图像在横向的亮度差异；

第二步：将所述二维灰度图像的亮度分布分别减去线性拟合的数据，最终得到局部光照亮度分布更加清晰的去趋势灰度图像。

5.如权利要求4所述的油膜干涉条纹间距图像识别方法，其特征在于：所述设置计算窗口是指对于1×n新片段，设置像素大小为1×w的计算窗口，其中w能覆盖至少2～3级条纹，且w＜n。

6.如权利要求5所述的油膜干涉条纹间距图像识别方法，其特征在于：所述获取窗口内条纹间距包括以下步骤：

第一步：读取所述计算窗口内的1×w像素大小的亮度数据，计算出平均值N和标准偏差S；

第二步：如果所述计算窗口的每个亮度数据Ni满足

Ni-N＞0.5S

那么该数据被标记为“峰值“；

相反，如果数据Ni满足

N-Ni＞0.5S

那么数据被标记为“谷值”；

第三步：如果所述计算窗口的数据片段中出现连续的“峰值”或者“谷值”，那么将这些数据标记为“亮条纹”或者“暗条纹”；对于每个“亮条纹”或者“暗条纹”的数据，将其中的最大值或者最小值定义为条纹的中点；

第四步：利用第三步获得的条纹中点沿横向依次计算相邻条纹的宽度，获得多个宽度值w1，w2，w3……；将这些宽度值取平均值定义为所述计算窗口中点位置处平均条纹宽度w。

7.如权利要求6所述的油膜干涉条纹间距图像识别方法，其特征在于：所述移动计算窗口获取全局图像间距是指当获得所述窗口中点位置处平均条纹宽度w后，将所述窗口右移一个像素，重复权利要求6的步骤，直到将所述1×n新片段计算完毕，然后所述窗口下移一个像素，从头开始计算下一个1×n的数据片段，直至将整个所述条纹图像计算完毕，获取t1时刻油膜干涉条纹间距分布x1。

8.如权利要求1所述的油膜干涉条纹间距图像识别方法，其特征在于：所述重复程序获得不同时刻条纹间距是指将权利要求1-7的方法应用到t2时刻的条纹图像中，获取t2时刻油膜干涉条纹间距分布x2。

9.如权利要求8所述的油膜干涉条纹间距图像识别方法，其特征在于：所述计算摩擦阻力系数是指将t1时刻和t2时刻得到的条纹间距相减，获得t2-t1时间段内条纹的移动距离△x＝x2-x1，再根据公式

计算油膜表面摩擦阻力系数C_f；其中n₀表示硅油折射率，θ_r表示入射光线和反射光线之间的夹角，N表示条纹级数，λ表示钠灯光波长，q_∞表示来流动压，μ表示硅油粘度。