[发明专利]一种气液两相流重叠气泡图像分割方法

权利要求书

1.一种气液两相流重叠气泡图像重构方法，其特征在于，包括以下步骤：

获取气液两相流场中气泡的原始图像；

提取出原始图像中重叠气泡轮廓，拟合得到连续边界；

根据拟合得到的连续边界，寻找凹点群；

在凹点群中，根据凹点匹配条件对凹点进行匹配得到作为分割路径的两个凹点；

按照得到的分割路径对重叠气泡进行分割；

将分割后的气泡图像拟合成圆形；

将分割后的气泡图像拟合成圆形的方法为：

根据轮廓曲线上存在一个点D(x_i,y_i)，计算这个点到圆心(A,B)的距离d_i：

根计算点D到圆心的距离与半径的平方差δ_i：

令Q(a,b,c)为δ_i的平方和；根据使得Q(a,b,c)最小，求出参数a、b、c，其中，Q(a,b,c)为：

根据求出的参数a、b、c，得到圆心坐标(A,B)与半径R的参数：

2.根据权利要求1所述的气液两相流重叠气泡图像重构方法，其特征在于：在根据凹点匹配条件对凹点进行匹配得到作为分割路径的两个凹点中，所述凹点匹配条件包括：

凹点与匹配的凹点之间的距离最短；

同一组凹点不能从属于相同的区域；

选取的分割线需要满足dp/π，其中d为两个凹点之间的距离，p为气泡轮廓周长。

3.根据权利要求1所述的气液两相流重叠气泡图像重构方法，其特征在于：所述提取出原始图像中重叠气泡轮廓，拟合得到连续的边界，具体包括；

对采集的原始图像进行预处理，包括图像灰度化、差影法去除背景、图像二值化、孔洞填充；

提取出重叠气泡轮廓，利用Canny边缘检测对经过预处理的二值图像进行处理，获得图像中各重叠区域的边界；

用三次样条对获得的边界进行拟合，得到连续边界。

4.根据权利要求1所述的气液两相流重叠气泡图像重构方法，其特征在于：根据拟合得到的连续边界寻找凹点群的具体方法是：采用链码跟踪方法计算连续边界的曲率，根据曲率的局部极大值点寻找凹点群。

5.根据权利要求4所述的气液两相流重叠气泡图像重构方法，其特征在于：采用K余弦曲率算法计算气泡轮廓各点曲率，从而找出构成凹点群的各个拐点位置。

6.根据权利要求5所述的气液两相流重叠气泡图像重构方法，其特征在于：采用K余弦曲率算法找出各个拐点位置具体方法如下：

假设曲线上存在一点P_i(x₁,y₁)，在该点前后距离m个像素点的坐标分别是P_i-m(x₀,y₀)和P_i+m(x₂,y₂)，令P_i与P_i-m、P_i+m形成的向量分别为：

α_i(m)＝(x_i-x_i-m,y_i-y_i-m)

β_i(m)＝(x_i-x_i+m,y_i-y_i+m)

两向量形成的夹角余弦值为：

在P_i两侧计算曲线上所有点与P_i形成的向量夹角余弦值进行比较，找出余弦值最大的夹角，记录当前的M值；

曲率的极大值点处的余弦值也为极大值点，设定余弦值的阈值C_T，余弦值大于C_T的点即曲率的极大值点，即轮廓曲线上的拐点；

根据拐点P_i(x₁,y₁)与前继点P_i-m(x₀,y₀)和后继点P_i+m(x₂,y₂)围成一个矢量三角形，此三角形的面积S_i为：

轮廓点坐标按逆时针存储，若拐点P_i与前继点、后继点围成的三角形面积S_i＜0那么该点为凹点；若拐点P_i与前继点、后继点围成的三角形面积S_i＞0，那么该点为凸点；遍历搜寻得到的所有拐点，提取所有的凹点并按序存放到数组集之中。