[发明专利]一种油膜干涉法条纹间距图像识别方法

说明书

本发明涉及风洞实验数据处理方法，更具体地说，本发明涉及一种油膜干涉法条纹间距图像识别方法，其特征是：它主要包含导入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、计算摩擦阻力系数。本发明的油膜干涉法条纹间距识别方法具有较高的精度，并且能够在图像质量不高的情况下具有较好的鲁棒性。

技术领域

本发明涉及一种风洞实验数据处理方法，具体涉及一种油膜干涉条纹间距的图像识别方法。

背景技术

高速飞行器表面摩擦阻力对飞行器气动性能影响巨大，因此飞行器表面摩擦阻力的精细化测量成为航空航天气动领域的重要课题。

油膜干涉法是一种基于薄膜干涉理论的具有较高精确度的表面摩擦阻力系数测量方法，已广泛应用到各种风洞试验和飞行试验中。在应用油膜干涉法的过程中，重要的一步是获取图像中准确的条纹间距。最早的方法是人工手动读取，这种方法误差较大不够精确；后来有人提出利用正弦函数拟合的方法，通过计算函数波长来获取条纹宽度。，但是实践证明这种拟合方法在条纹不清楚、噪点严重的情况下误差较大。因此，对于油膜干涉条纹间距的测量，急需一种误差小、且能够在图片质量不够好的情况下获得较高精度的图像识别方法。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种油膜干涉条纹间距图像识别方法，该方法具有精度高、鲁棒性好的特点。

本发明的技术方案是：

一种油膜干涉条纹间距图像识别方法，其特征是它包括导入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、计算摩擦阻力系数。具体方案如下：

(1)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；

(2)图像的灰度化处理是指将实验中获得的t1时刻油膜干涉条纹图像灰度化，即表征图像的R、G、B值设置为相等，范围为0～255表征图像亮度，这项操作可以在减少图像容量,大小的情况下，不丢失条纹的信息，方便接下来的图像处理操作。

(3)线性拟合去趋势包括以下步骤：

第一步：将像素为m×n的所述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：将所得灰度图像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条纹灰度图。这项操作可以在图像质量不高，噪点严重的情况下提取出有用的计算数据。

(4)设置计算窗口是指对于第(3)步中分割后的1×n新片段，设置像素大小为1×w的窗口，其中w能覆盖至少2～3级条纹，且w＜n；

(5)获取窗口内条纹间距包括以下步骤“

第一步：读取第(4)步获取计算窗口内的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(“亮条纹”)或者最小值(“暗条纹”)定义为条纹的中点；