水中微小氣泡高速成像探測及圖像處理技術(shù)研究.pdf

1、微小尺度氣泡廣泛存在于海洋環(huán)境中，由白浪、微生物、艦船航行所產(chǎn)生的微小氣泡的存在將會(huì)極大地影響海水的光學(xué)性質(zhì)。針對水中微小氣泡的探測技術(shù)已經(jīng)受到了越來越多的關(guān)注，這種技術(shù)在船艦尾流的實(shí)時(shí)探測，海底管道的氣密性檢測等領(lǐng)域的應(yīng)用也越來越廣泛。從探測方法來分，對水中微小氣泡的探測方法主要可以分為聲學(xué)和光學(xué)方法，光學(xué)方法主要分為高速攝影、激光全息、激光干涉和激光散射，各種技術(shù)具有不同的優(yōu)點(diǎn)，其中高速攝影方法具有簡便、花費(fèi)低以及能觀察氣泡的實(shí)時(shí)狀

2、態(tài)等優(yōu)點(diǎn)。
　　論文將會(huì)介紹一種利用水下高速成像方式對水下微小尺度氣泡進(jìn)行探測的方法。論文首先研究了水下光成像環(huán)境，分析了水下光吸收以及水體后向散射對成像質(zhì)量的影響，建立了氣泡成像的理論模型。其次為了達(dá)到設(shè)計(jì)指標(biāo)要求，對系統(tǒng)各器件參數(shù)進(jìn)行了計(jì)算，以此為依據(jù)確定實(shí)驗(yàn)方案，搭建氣泡探測實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，并完成實(shí)驗(yàn)。由于實(shí)際拍攝到的氣泡圖像對比度低且辨識(shí)度差，本論文提出了一種在氣泡后加合作目標(biāo)的拍攝方法，并對兩種方法的實(shí)驗(yàn)結(jié)果作了比較分析。實(shí)驗(yàn)

3、結(jié)果表明，該系統(tǒng)能較好的完成水下氣泡探測任務(wù)，可獲取氣泡的運(yùn)動(dòng)軌跡以及實(shí)時(shí)狀態(tài)。用在氣泡區(qū)域后加合作目標(biāo)的拍攝方法得到的實(shí)驗(yàn)圖像，成像質(zhì)量有了明顯改善。在特定情況下，此種拍攝方法對水中微小氣泡高速探測具有一定意義。
　　在對圖像處理技術(shù)的研究中，通過對不同濾波方法和邊緣檢測算子檢測結(jié)果的對比，選用高斯同態(tài)濾波作為該系統(tǒng)的濾波方法，利用 Canny算子提取氣泡邊緣，利用經(jīng)過梯度變換之后的梯度圖像達(dá)到改善視覺以及對氣泡以及合作目標(biāo)板邊