水中微小氣泡高速成像探測及圖像處理技術研究.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、艦船航行所產生的微小氣泡的存在將會極大地影響海水的光學性質。針對水中微小氣泡的探測技術已經受到了越來越多的關注，這種技術在船艦尾流的實時探測，海底管道的氣密性檢測等領域的應用也越來越廣泛。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和光學方法，光學方法主要分為高速攝影、激光全息、激光干涉和激光散射，各種技術具有不同的優(yōu)點，其中高速攝影方法具有簡便、花費低以及能觀察氣泡的實時狀

2、態(tài)等優(yōu)點。
　　論文將會介紹一種利用水下高速成像方式對水下微小尺度氣泡進行探測的方法。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量的影響，建立了氣泡成像的理論模型。其次為了達到設計指標要求，對系統(tǒng)各器件參數進行了計算，以此為依據確定實驗方案，搭建氣泡探測實驗平臺，并完成實驗。由于實際拍攝到的氣泡圖像對比度低且辨識度差，本論文提出了一種在氣泡后加合作目標的拍攝方法，并對兩種方法的實驗結果作了比較分析。實驗

3、結果表明，該系統(tǒng)能較好的完成水下氣泡探測任務，可獲取氣泡的運動軌跡以及實時狀態(tài)。用在氣泡區(qū)域后加合作目標的拍攝方法得到的實驗圖像，成像質量有了明顯改善。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。
　　在對圖像處理技術的研究中，通過對不同濾波方法和邊緣檢測算子檢測結果的對比，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，利用經過梯度變換之后的梯度圖像達到改善視覺以及對氣泡以及合作目標板邊