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人工智能-图像处理-基于高速摄影的气液两相流图像处理和重建算法研究.pdf
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人工智能-图像处理-基于高速摄影的气液两相流图像处理和重建算法研究.pdf
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ABSTRACT
Wim
t11e
push
of
science
aIld
tech工10109y,gas—liquid
t、^,o-phase
now
haS丽dely
used
in
pe仃01eum,Inedicine,manufIacturiIlg,aerospace,biological
field
i11
recent
decades.GaS—liqmd
t、Ⅳo
phause
now
me嬲ur。ement
tecllll0109y
haS
been讯dely
attention,丘om
2D
measurement
gradually
deVeloped
to
3D
meaSurement,provides
t11e
study
of
the
gaS—liquid
Mo_phase
now
a
broader
research
platf-om.hnage
processing
aIld
image
recons仃uction
haVe
became
main
researdh
object
iIl
tlle
field
and
constantly
obtain
meory
and
technical
achieVements.
InⅡ1is
paper,tlle
su切ect
experiment
me嬲urillg
priIlciple
of
gaS—li州d
t、vo-phaSe
now
parameters
and
obtained
images
baSed
on
me
lligh—speed
photogmplly
method,
set
tIle
soRware
platfonn
baSed
on
OpenGL,proposed
in
View
of也e
gas一1iquid
two—phaLse
now
ch甜acteristics
of
3D
reconstruction
algoriⅡⅡn.Design
3D
reconstnJction
results
eValuaJtion
system,础eVe
tlle
resuh
of
me
image
processing
algori廿1m
optimi脚ion
and
error
co瑚Ipensation
t11rou曲f.Ⅷ也er
research
and
comparison.T11is
topic
research
work
s黝arized
below:
1.
Design
a工ld
optimize
image
processing
algo№.
Inlage
processing
algori也m
design,mcluding
image掣岫g,dia’erence曲1age,image
reVerse
color,
median
filter,也reshold
segmentation,etc.Accordmg
to也e
characteristics
of
seVeral
denoising
algorithm
a11d
based
on也e也eory
of
wa、,elet
a工lalysis,optimize
median
filtering
and
mresh01d
segmentadon
algorithm
byⅥraVelet
denoisiIlg.
2.Research
and
analysis
image
matclliI塔technology
sta_tus
i11
domestic
and
forei盟,to
acllieVe
f瓠t
a11d
accurate
image
m锄ching
algoritllm.ConlbiIled诵t11
me
subject
study,according
to
rna把lling
constra【int
conditions
and
iIllage
processillg
tecllnology
to
acllieVe
the
high
precision
matclling
algori也m
baSed
on也e
outline
and
logaritllnlic
coordiIlates
tr:msfonnation.Greatly
irnproVe吐1e
matclling
speed
at
a
1li曲
Speed
baSed
on廿le
bubble
contour
f.eatures.LogarinlIIlic
coord洫叽es廿王msfbma廿on
is
s曲ble
for
the
eXper洫e北Il
su场ects
under
t11e
11igll
dens时of
bubbles
based
on
contour
fea.七ure
matcMng,matclling
eVal删ion
system
suggests
that
log
pol2uf
matc№g
precision
Kgher
and
11jgher
success
rate.
万方数据
3.BaSed
on
iI衄ge
preprocessiIlg
a11d
iIllage
matching
algoriⅡl】[11,desigIl
image
inte叩olation
algoritllm.AccordiI培to
a11alysis
on
charac钯ristics
of
11igh
dellsity
bubble
of
multiphase
now,expe血nen_七al
Verification
polylloIlliaJ
interpolation
call
meet
accuracy
requirement
aIld
obtaill
a
be他r
Visualization.
Design
image
iIlte叩01a_tion
eValuation
system
a11d
analyze
resuh
da诅,
it
shows
p01ynomial
i11terp01ation
has
mgher
precision
iIlterpolation
aIld
slⅪDrter
pro乒锄删ng
time.
4.3D
reconstmction
based
on
0penGL
platfom
desi印.Thou曲tlle缸t11er
research
in
me
experiIIlen诅1
subject,OpenGL
so触are
pla.响m
is
sui诅ble
for
g船一liquid“vo—ph器e
now
3D
recons仃Ilction
algorimms
and
Visuali蒯on.According
to
par锄eter
accllracy
and
visuaJ
requirements,也e
experimem
platfom
to realize
sofhⅣare
design
such
as
image
window
size
challges,rotation
transfonn,back留。眦d
rendering,mmtiple
angle
of
View;hardware
con订01.
KEY
WoRDS:
gas-liquid
t、^,o—phaSe
noW,WaVelet
denoising,logmtll血c
coordinates仃ansfoⅡn,image
inte叩olation,3D
recons仇Jction
万方数据
目
录
目
录…………………………………………………………………………………………··1
第一章绪论………………………………………………………………………………………·1
1.1气液两相流概述…………………………………………………………………………。1
1.2课题研究背景意义………………………………………………………………………2
1.3气液两相流参数测量技术现状…………………………………………………………3
1.4课题研究主要内容和创新点……………………………………………………………5
1.5本文的章节结构…………………………………………………………………………6
第二章基于高速摄影的气液两相流图像处理..………………………………………………·7
2.1测量原理和实验装置……………………………………………………………………7
2.1.1测量原理…………………………………………………………………………·7
2.1.2实验装置…………………………………………………………………………·7
2.2图像处理算法……………………………………………………………………………8
2.2.1图像处理算法设计………………………………………………………………·8
2.2.2稀疏气泡图像阈值分割…………………………………………………………10
2.2.3密集气泡图像阈值分割…………………………………………………………12
2.3图像处理算法优化…………………………………………………………………….12
2.3.1图像噪声处理算法概述…………………………………………………………13
2.3.2小波理论…………………………………………………………………………13
2.3.3自适应小波去噪算法实现………………………………………………………14
2.4结果处理及分析……………………………………………………………………….15
2.4.1图像去噪实验结果………………………………………………………………15
2.4.2图像质量评价……………………………………………………………………16
2.4.3优化后图像分割结果……………………………………………………………17
2.5/J、结…………………………………………………………………………………………………………………18
第三章气液两相流切片图像运动匹配算法…………………………………………………..19
3.1匹配算法概述………………………………………………………………………….19
3.2典型的图像匹配算法…………………………………………………………………一19
3.2.1全局匹配…………………………………………………………………………20
3.2.2基于特征匹配……………………………………………………………………20
3.2.3基于变换域匹配…………………………………………………………………21
万方数据
3.3基于轮廓与对数极坐标变换结合的匹配算法…………………………………………22
3.3.1气泡群轮廓提取…………………………………………………………………22
3.3.2基于轮廓质心的气泡群基元匹配………………………………………………24
3.3.3对数极坐标变换…………………………………………………………………24
3.3.4基于轮廓提取和对数极坐标变换结果分析……………………………………25
3.4匹配约束条件…………………………………………………………………………..27
3.4.1相位相关法………………………………………………………………………27
3.4.2相位补偿…………………………………………………………………………28
3.4.3基于轮廓和对数极坐标变换的匹配约束条件…………………………………28
3.5匹配结果评价………………………………………………………………………….29
3.5.1匹配结果评价……………………………………………………………………29
3.5.2匹配结果分析……………………………………………………………………30
3.6,J、结………………………………………………………………………………………………………………….3
l
第四章气液两相流图像插值算法……………………………………………………………·33
4.1插值算法概述…………………………………………………………………………..33
4.2典型的图像插值算法………………………………………………………………….34
4.2.1基于灰度的插值算法……………………………………………………………34
4.2.2基于形状的插值算法……………………………………………………………34
4.2.3基于小波的插值算法……………………………………………………………35
4.3基于多项式的插值算法……………………………………………………………….36
4.3.1多项式插值原理…………………………………………………………………36
4.3.2抛物插值法………………………………………………………………………37
4.3.3抛物插值法误差分析……………………………………………………………38
4.3.4插值结果…………………………………………………………………………38
4.4插值图像评价设计及结果分析………………………………………………………..39
4.5小结…………………………………………………………………………………………………………………41
第五章基于0penGL气液两相流图像处理平台搭建………………………………………·42
5.1
0DenGL特点及功能…………………………………………………………………….42
5.2气液两相流图像三维可视化系统设计………………………………………………..43
5.2.1三维图像场景绘制………………………………………………………………43
5.2.2视图窗口大小变换………………………………………………………………43
5.2.3视图旋转变换……………………………………………………………………44
5.2.4键盘控件软件设计………………………………………………………………45
5.3气液两相流图像三维可视化系统设计…………………………………………………46
万方数据
5.3.1笛卡尔坐标系绘制………………………………………………………………46
5.3.2气泡水箱背景模拟系统绘制……………………………………………………46
5.3.3基于0DenGL的图像读取与写入………………………………………………47
5.4三维重建可视化系统实现………………………………………………………………48
5.5小结………………………………………………………………………………………………………………….50
第六章总结与展望………………………………………………………………………………51
参考文献…………………………………………………………………………………………’53
发表论文和参加科研情况说明…………………………………………………………………‘57
致
谢…………………………………………………………………………………………‘58
万方数据
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