基于機器視覺的水下廢氣氣泡測量系統(tǒng)設(shè)計研究.pdf

1、AIP動力系統(tǒng)的應(yīng)用使得常規(guī)潛艇的長時間潛航成為可能，但隨之而來的是潛艇廢氣濃度隨時間的持續(xù)增高。潛艇廢氣管理系統(tǒng)將這些氣體排入大海時會形成大量的氣泡，這些氣泡改變了周圍海水的聲光特性，使得潛艇的隱身性和安全性受到影響。因此，測量不同水深處氣泡大小的變化對于研究氣泡對潛艇隱身性能的影響具有現(xiàn)實意義。
　　 為了研究不同水深氣泡大小的變化情況，本文先對水下廢氣氣泡的運動模型和傳質(zhì)模型進行了耦合分析，得出了不同水深處不同大小氣泡的可

2、探測性結(jié)論，為后續(xù)的機器視覺測量系統(tǒng)設(shè)計提供了理論基礎(chǔ)。
　　 本文隨后針對潛艇廢氣氣泡的特點設(shè)計了水下廢氣氣泡的發(fā)生模擬裝置，為機器視覺測量提供了目標(biāo)。又按照機器視覺各硬件的選型要求，結(jié)合本項目的階段性要求選擇了照明設(shè)備、相機、鏡頭、圖像采集卡、處理終端及其他硬件設(shè)備。根據(jù)水下氣泡成像的具體特點，針對性的提出了改進照明方式和優(yōu)化相機參數(shù)的意見，得到了滿足測量要求的氣泡圖像。
　　 針對水中氣泡圖像邊緣模糊、對比度低的特

3、點，本文基于NI視覺軟件對氣泡圖像進行了預(yù)處理，主要包括系統(tǒng)標(biāo)定、噪聲抑制、對比度增強等工作。在流程上，本文先對各項理論進行簡單介紹，再在VBAI配置環(huán)境中進行方案設(shè)計，最后在搭載了NI Vision的LabVIEW環(huán)境中進行優(yōu)化完善。
　　 完成上述處理后，本文在常用邊緣檢測算子的基礎(chǔ)上設(shè)計了基于組合優(yōu)化的邊緣檢測算法對氣泡的邊緣進行檢測。由于需要測量氣泡位于不同水深時的半徑大小，本文針對氣泡群的幾何特征對相鄰圖片上的氣泡進行