基于改进Otsu与四叉树法的Marangoni凝结液边缘检测方法.pdfVIP

第 1 7 卷 第 8 期 2 0 1 7 年 3 月 科 学 技 术 与 工 程 Vol .17 No .8 Mar . 2017 1671 — 1 8 1 5 (2 0 1 7 )0 0 8 -0 1 8 7 -0 5 Science Technology and Engineering © 2017 Sci . Tech . Engrg . 基于改进Otsu与四叉树法的Marangoni 凝结液边缘检测方法 古 力 努 尔 . 艾 尔 肯 哈 力 旦 . 阿 布 都 热 依 木 胡 申 华 韩 军 兵 ( 新疆大学电气工程学院，乌鲁木 830047) 摘 要 针 对 图像中M amngoni凝结液边缘由模糊性引起的不确定性问题，以及为后续计算凝结液面积和统计提供科学依 据，提出了一种基于改进的O tsu 法和四叉树结构相结合的新型边缘检测方法。先自动确定高低阈值分割图像、去噪，采用四 叉树法定位凝结液的位置;再考虑到复杂纹理特征，通过逻辑运算进一步处理了噪声，完善了凝结液的完整性。最后用Canny 算子获得了很好的凝结液边缘。实验结果表明 ，对凝结液提取具有较高的区分度且精确性高、鲁棒性较强，降低了计算凝结 液半径、覆盖率、换热系数等的复杂性，提高了计算速度，在工业设计方面有着重要的意义。 关键词 Marangoni凝结 四叉树 改进O tsu 法 边缘检测 中图法分类号T P 39 1.41 ; 文献标志码A 珠状凝结是一种高效率的传热方式[1]，对于珠 件对凝结液的半径进行计算[26]。 状凝结参数的计算一直是工程中亟待解决的问题。 由上述可知，凝结液参数和换热系数之间有密 针对 Marangoni凝结分析的研究，国外比国内较早。 切关系，如果能得到凝结液参数，即可直接算出换热 Schmidt在 1930年首次发现了珠状凝结形态的传热 系数，继而给工业设计带来极大的便利。 系数是膜状凝结的 5 ~ 7 倍。1 9 7 0年，Towei •和 现在图像处理技术在工业和控制领域的应用越 Westwater™ 的实验表明在垂直表面上，凝结液珠的 来越广泛。2013年梅欣、2014年汪佛池等分别采用 脱离半径最小;并且在不同表面上，凝结液珠的脱离 基于形态学和改进的Canny算子的方法来检测复合 半径也不尽相同。1981年，Rose X#凝结液采用因次 绝缘子憎水性，并且得到了很好的效果[7’8]。虽然 分析和由实验拟合参数的方法获得了最大凝结液半 Marangoni凝结液图像类似于此类图像，但还有好多 径的表达式。Extrand估算了离心力场中最大凝结 独特的噪声特征和边缘模糊性特征,2015年徐立 液的脱离半径[3]。 2003 年，Utaka 对 Mrangoni通过 东[9]首次用图像处理方法进行了基于OpenCV的 进行相关研究证明最大传热系数和最大凝结液半径 Marangoni凝结液珠边缘检测，但没能检测出闭合的 的0.35次方成正比[4]。 凝结液边缘，对凝结液参数计算方面效果不理想。 我国从2 0 世纪 9 0 年代开始了对Marangoni珠 计算换热系数、凝结液的覆盖率、数量统计要求精确 状凝结液珠脱离半径的研究工作。进入21世纪后 的凝结液参数[1°]，因此改进图像处理方法提取有效 达到高潮。最近2 0 年来关于Marangoni凝结的研究 的边缘信息至关重要。 越来越多，其中胡申华博士、严俊杰等人也进行了很 本文通过改进Otsu法和四叉树法相结合，不仅 多相关研究[5]。 2 0 0 3 年以来，胡申华等人对 Ma­ 考虑了凝结液图像的复杂背景特征和光照强度不均 rangon