[发明专利]一种支撑剂平板输送实验中支撑剂速度定量表征方法

权利要求书

1.一种支撑剂平板输送实验中支撑剂速度定量表征方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1：基于PIV流场测试实验，在激光照射下通过CCD相机获取多组双帧的原始支撑剂图像，对所述原始支撑剂图像进行二值化处理，获得多组双帧16bit位深的支撑剂图像；

S2：根据灰度值差异对同一组每一帧图像中的支撑剂颗粒进行检测与定位，获得支撑剂颗粒中心所在的像素点位置；进行检测与定位的具体方法包括以下步骤：

S21：设置一个灰度值搜索阈值，灰度值大于等于所述灰度值搜索阈值的像素点即为支撑剂颗粒可能所在的像素点，将其保存在数组一中；所述灰度值搜索阈值的取值为图片最大灰度值的0.7倍，即：

T_a(x,y)＝0.7im(x,y)_max (1)

式中：T_a(x,y)为灰度值搜索阈值；im(x,y)为包含图片所有像素点灰度值的二维数组；

S22：在数组一中寻找坐标相邻的局部灰度值最大的像素点，该像素点即为计算支撑剂颗粒中心的初始位置，将该像素点的坐标保存在数组二中；以所述初始位置为中心，设置一个最大值剔除范围，当搜索到一个灰度值最大的像素点时，在所述最大值剔除范围内与该灰度值相同的像素点其坐标不再被保存在数组二中；所述最大值剔除范围为支撑剂颗粒被激光照射后的平均发光体直径的1.1倍，即：

式中：R_a(x,y)为最大值剔除范围；N为该帧图像中的支撑剂颗粒总数；d_i为第i个颗粒的直径；

S23：设置一个搜寻范围，对所述初始位置以该搜寻范围进行搜索，搜索到的区域即为整个支撑剂颗粒所占像素区域；所述搜寻范围为支撑剂颗粒平均半径的1.1倍，即：

式中：R_b为搜寻范围；N为该帧图像中的支撑剂颗粒总数；r_i为第i个颗粒的半径；

S24：对所述区域内的像素点的坐标进行灰度值加权平均，获得支撑剂颗粒中心的最终位置；

S3：根据所述支撑剂颗粒中心，对同一组图像中两帧图像的支撑剂颗粒进行一一匹配；

S4：根据两帧图像中所对应匹配的支撑剂颗粒位移以及两帧图像的时间间隔，计算支撑剂颗粒在所述时间间隔的瞬时速度；

S5：重复步骤S2-S4，对每一组支撑剂图像进行处理，获得连续时刻的支撑剂颗粒运动速度。

2.根据权利要求1所述的支撑剂平板输送实验中支撑剂速度定量表征方法，其特征在于，步骤S24的具体步骤为：

首先，计算所述区域内所有像素点的总灰度值，所述总灰度值根据下式进行计算：

式中：I_t(x,y)为总灰度值；n为所述区域内的像素点总个数；I_i为第i个像素点的灰度值；

然后，通过单个像素点灰度值与总灰度值的比值，获得每一个像素点所占的权重；

最后，根据所述权重分别对x坐标与y坐标做加权平均，获得支撑剂颗粒中心的最终位置，所述最终位置根据下式进行计算：

式中：x_center、y_center分别为支撑剂颗粒中心最终位置的x坐标、y坐标；x_i、y_i分别为第i个像素点的x坐标、y坐标。