一种基于模糊图像处理的动态颗粒测量装置及方法制造方法及图纸

技术编号:7808513 阅读:175 留言:0更新日期:2012-09-27 06:52
本发明专利技术公开了一种基于模糊图像处理的动态颗粒测量装置及方法,特点是,采用光源直接或通过视窗照明待测颗粒,通过分光棱镜将相机镜头进来的光线分为两路,并采用与分光棱镜相应2个出射面的光程距离不等的两个CCD或CMOS图像传感器分别成像,根据光程距离大小和所获颗粒图像模糊尺度大小的不同判断颗粒是位于对焦平面前还是对焦平面后,根据单幅图片中颗粒离焦量的大小计算颗粒位置与对焦平面的距离,从而确定颗粒的三维位置;结合颗粒运动模糊参数进一步获得颗粒的三维运动速度信息,采用远心镜头可准确测定颗粒的粒径大小;本发明专利技术的有益效果是仅用一个相机镜头就可以实现动态颗粒的三维测量,简化了测量系统和数据处理过程、降低了系统成本。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种动态颗粒测量装置及方法,特别涉及一种基于模糊图像处理、采用一个相机镜头获取颗粒粒径大小、三维位置和运动速度信息的装置及方法。
技术介绍
近年来随着数字相机和计算机技术的发展,采用数字相机拍摄颗粒或两相流中的颗粒相以获取相关信息的颗粒图像測量仪已得到广泛应用。对于动态颗粒三维位置和速度信息的获取,通常采用两套或多套拍摄系统,从两个或多个视角进行成像。两套或多套拍摄系统之间存在着同步的问题,调整十分困难,数据处理复杂;并且为拍摄出清晰的粒子瞬 态图像或干涉图像,通常要求曝光时间极短,需要配置高速摄影仪和高能量脉冲激光光源等,系统成本高昂。而已有的単相机移动或參数调节测距方法需要将相机前后移动或调节相机參数对同一物体拍取不同的两幅照片,无法对动态颗粒进行准确测量。
技术实现思路
本专利技术的目的是要发展ー种基于模糊图像处理、使用单镜头測量动态颗粒粒径大小、三维位置和运动速度的装置和方法,具有装置简单、操作简便、成本低廉的优点。本专利技术的基本原理在目前常用的图像法运动颗粒测量过程中,一方面,为防止离焦模糊对测量结果造成干扰,常规测量方法都采用很薄的激光片光源对景深范围内区域进行照明,使得被照明的颗粒都能在相机的焦面上清晰成像;但从另一角度来看,图像的离焦现象实际上包含了颗粒与对焦平面间距离的信息,进ー步对示踪粒子位于对焦平面前或后进行判定,结合ニ维图像的平面坐标,则可获得颗粒准确的三维位置信息。另ー方面,为了避免因为颗粒运动导致图像模糊,都要求曝光时间极短;但从另一角度来看,如果适当延长曝光时间,在此时间内颗粒的运动会形成模糊的运动轨迹图像,该模糊轨迹图像则包含了颗粒的运动信息,即速度场信息。基于上述的专利技术原理,本专利技术的技术方案是一种采用单镜头的图像法颗粒测量装置,其特点是,装置由光源、镜头、分光棱镜、第一图像传感器、第二图像传感器和计算机组成,所述光源直接或通过视窗照明待测颗粒,所述分光棱镜置于镜头后,将一束入射光分为两束,所述分光棱镜的入射面A与镜头相对,分光棱镜第一出射面B和第二出射面C的一侧分别按不等光程距离设置第一图像传感器和第二图像传感器。分光棱镜可以是半透半反棱镜、五角分光棱镜或其它形式的分光棱镜,或可以由I个半透半反平面分光镜代替。所述的镜头为远心镜头或非远心镜头,所述第一图像传感器、第二图像传感器选用CCD或CMOS器件。所述的光源可以是白光光源或単色光源等照明光源。一种采用上述基于模糊图像处理的颗粒測量装置的颗粒测量方法,其特点是,测量方法步骤为I.測量前首先对测量装置采用透明标定物进行标定,获得系统的实验エ况下像元代表的实际尺寸; 2.采用光源照明待测流场,调节光源的位置和強度大小,使背景光均匀; 3.分光棱镜置于镜头后,将所接收到的光源分为两路,井分别采用CCD或CMOS的第一图像传感器和第二图像传感器成像,由于两个图像传感器与分光棱镜的距离不同,拍摄到的颗粒图像的模糊程度不同; 4.调节相机曝光时间,減少图像传感器成像中颗粒轨迹重合和粘连的情況,并对待测颗粒进行拍摄,将获取的图像输入计算机; 5.在计算机上,对所获取的图像进行去噪处理后,通过影像边缘梯度变化判断图像的模糊尺度5,而模糊尺度δ与离焦量Z Zf存在对应关系本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于模糊图像处理的动态颗粒測量装置,其特征在于,装置由光源(I)、镜头(2)、分光棱镜(3)、第一图像传感器(4)、第二图像传感器(5)和计算机(6)组成,所述的光源(I)直接或通过视窗照明待测颗粒,所述分光棱镜(3)置于镜头(2)后,所述分光棱镜(3)的入射面A与镜头(2)相对,所述分光棱镜(3)的第一出射面B和第二出射面C的一侧分别不等光程距离设置第一图像传感器(4)和第二图像传感器(5)。2.根据权利要求I所述的ー种基于模糊图像处理的动态颗粒測量装置,其特征在干,所述的镜头(2)为远心镜头或非远心镜头,所述第一图像传感器(4)、第二图像传感器(5)选用CCD或CMOS器件。3.根据权利要求I所述的ー种基于模糊图像处理的动态颗粒測量装置,其特征在干,所述的分光棱镜(3)可由分光镜(8)代替。4...

【专利技术属性】
技术研发人员:周骛蔡小舒
申请(专利权)人:上海理工大学
类型:发明
国别省市:

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