【摘 要】
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最近几十年,随着科学技术不断推动,气液两相流广泛应用于石油、医学、制造、航天、生物等多方面领域。气液两相流测量技术得到了广泛重视,从二维测量逐渐发展为三维测量,为气
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最近几十年,随着科学技术不断推动,气液两相流广泛应用于石油、医学、制造、航天、生物等多方面领域。气液两相流测量技术得到了广泛重视,从二维测量逐渐发展为三维测量,为气液两相流研究提供了更广阔的研究平台。图像处理与重建,以及可视化测量成为主要的研究手段之一,并不断取得理论及技术成果。本文基于高速摄影法,通过实验所得图像测量气液两相流参数,搭建了基于OpenGL的软件平台,针对气液两相流特征提出了三维重建算法。同时设计三维重建结果的评估方法,通过对图像处理结果深入研究和比较,实现算法优化和误差补偿。其中本课题相关研究工作总结如下:1、设计和优化了图像处理算法。图像处理算法设计,包括图像灰度、差影、反色、中值滤波、阈值分割等。针对课题中图像去噪难点进行深入分析。对几种去噪算法特性比较,基于小波变换理论分析,通过小波去噪对中值滤波以及阈值分割进行算法优化。2、研究和分析图像匹配技术国内外现状,实现快速、精确的图像匹配算法。结合课题实验研究,针对匹配算法的高精度需求,采用基于轮廓和对数极坐标变换的匹配算法。基于气泡轮廓特征,使匹配速度大幅提高。对数极坐标变换适用于实验课题下高密度气泡的基于轮廓特征匹配,通过设计实现图像匹配评价方法,表明对数极坐标匹配精准度更高、匹配成功率更高。3、基于图像预处理和图像匹配算法,设计图像插值算法。通过对高密度多相流气泡特性分析,实验验证多项式插值可满足精度要求,并取得较好的可视化效果。设计了图像插值评价方法,通过结果数据分析,多项式插值精度高、程序运行时间短。4、基于OpenGL三维重建平台设计。通过对实验课题深入研究,OpenGL软件平台适用于气液两相流三维重建算法研究以及可视化实现。根据实验参数精度和可视化需求,平台实现了图像窗口大小、旋转变换、背景渲染、多视角视图、硬件控制等软件设计。
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