專利名稱：一種基于matlab的發(fā)動機噴霧圖像優(yōu)化處理裝置的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及發(fā)動機噴霧和圖像處理識別技術領域，具體的說，涉及一種基于 matlab處理發(fā)動機噴霧圖像來提取有效信息的優(yōu)化裝置。
背景技術：
在全球能源資源日益減少和嚴格的排放法規(guī)下，處理好發(fā)動機的燃油消耗是至關重要的，因此發(fā)動機的噴霧處理就是一個重要的環(huán)節(jié)，對于研究發(fā)動機的噴霧來講，主要是針對于測量其噴霧的貫穿距離、擴散角和擴散范圍的，用這些參數(shù)確定其噴嘴的改進質(zhì)量和研究方向，但是對于發(fā)動機噴嘴噴出的油霧不可避免的與缸壁發(fā)生碰撞，一部分留在了缸壁上，而另一部分則反彈到缸器內(nèi)部空間中，這樣就造成了許多缺點，其中一個重要的就是當火花塞點燃缸內(nèi)的燃油時，附著在缸壁上的燃油就會發(fā)生燃燒，形成較高的碳煙和HC 化合物，使排放質(zhì)量明顯下降，除了缺點外，還要看到其優(yōu)點，其主要在于反彈回來的油滴進一步被打散并擴散到缸內(nèi)，使燃油與空氣充分的混合，改善燃燒過程，這樣就出現(xiàn)了一個問題就是如何使飛到缸壁上的燃油少，而且使之噴出的燃油擴散均勻，發(fā)散度強，那么就要研究噴嘴的形狀，這樣就要通過大量的實驗研究其噴嘴噴出的油滴的貫穿距離、擴散角和擴散范圍等信息。那么如何得到清晰的噴霧圖片是研究上述參數(shù)的關鍵問題，本實用新型正好做了這方面的工作，使采集圖像、處理圖像、測量噴霧錐角和貫穿距離集中在一個裝置中，來完成處理和測量的任務。
發(fā)明內(nèi)容針對現(xiàn)在技術存在處理的圖像不清晰、測量噴霧錐角的繁瑣步驟和人工測量的不準確性，本實用新型的目的在于，提供一種基于matlab的發(fā)動機噴霧圖像優(yōu)化處理裝置， 該裝置通過提供一種matlab數(shù)字圖像處理的程序來得到較為清晰的噴霧二值圖像和自動測量出噴霧貫穿距離、擴散角和擴散范圍，為研究發(fā)動機噴霧處理和噴嘴研究提供了一個優(yōu)化裝置。為了實現(xiàn)上述任務，本實用新型采取如下的解決方案一種基于matlab的發(fā)動機噴霧圖像優(yōu)化處理裝置，其特征在于，該裝置包括一個安裝在定容彈旁的(XD攝像機，與光源相互垂直，用于在噴霧過程中進行視頻采集；—個E⑶控制器，用于控制油泵試驗臺和(XD攝像機；一個基于matlab圖像處理模塊，用于對(XD攝像機采集的視頻進行識別和處理， 并將其圖像處理成較為清晰的二值圖像；一個識別測量處理模塊，用于測量其噴霧錐角、貫穿距離和擴散角；一個數(shù)字顯示儀，用于顯示測量的各個參數(shù)值。C⑶攝像機與E⑶控制器相連，E⑶控制器與matlab圖像處理模塊相連接，matlab 圖像處理模塊與識別測量處理模塊相連，識別測量處理模塊連接數(shù)字顯示儀。[0012]本實用新型的其它特點是所述的數(shù)字顯示儀選用XMG-M系列數(shù)字顯示儀。本實用新型是基于matlab的發(fā)動機噴霧圖像優(yōu)化處理裝置，主要優(yōu)點在于通過對matlab工具箱的開發(fā)得到的數(shù)字圖像處理程序能夠得到較為清晰的噴霧二值圖像，其主要是進行提取原始圖像變?yōu)榛叶葓D像，然后通過偽彩色增強轉(zhuǎn)化為偽色彩圖，然后再進行閾值分割和邊緣提取，再進一步轉(zhuǎn)化為較為清晰的二值圖像，這樣就可以經(jīng)過圖像的預處理和霍夫變換來進行邊緣提取，從而可以將貫穿距離、擴散角和擴散范圍測量出來。

圖1是本實用新型的結(jié)構(gòu)框圖；圖2是本實用新型圖像處理模塊原理流程圖；圖3是本實用新型的實際安裝示意圖。以下根據(jù)附圖對本實用新型作出進一步的說明。
具體實施方式
傳統(tǒng)的測量發(fā)動機噴霧的各項參數(shù)是通過對攝取的圖像進行一般的圖像處理后就進行識別和人工測量，這樣就使得到的圖像和測得的數(shù)據(jù)有很大的誤差，本實用新型是基于matlab的發(fā)動機噴霧圖像處理的一種優(yōu)化裝置，其主要的設計思路是先對采集到的圖像進行灰度處理和對比度處理，得到較為清晰的二值圖像，然后再通過matlab編程處理用偽彩色增強技術轉(zhuǎn)化為偽彩色圖，處理后的圖像其邊緣還是較為模糊，因此再進行閾值分割對得到的圖像進一步操作從而得到了有較為清晰輪廓的填充圖。通過上述的工作之后再做圖像邊界的識別處理工作，首先對得到的圖像進行二值化處理，然后進行腐蝕膨脹處理，再通過霍夫變換得到較為清晰的邊界分布輪廓圖，從而利用事先規(guī)定好的圖像與處理得到的圖像進行對比分析，測量出噴霧貫穿距離、擴散角和擴散范圍。其結(jié)構(gòu)框圖如附圖1所示，其中包括安裝在定容彈旁的CCD攝像機，且CCD攝像機與光源相互垂直，它將采集的圖像傳入到matlab圖像處理模塊，然后再將處理得到的數(shù)據(jù)送到與該模塊相連接的識別測量處理模塊，而識別測量處理模塊與數(shù)字顯示儀相連接，CCD 攝像機與EOT控制器相連接。這樣就可以得到較為準確的參數(shù)數(shù)據(jù)。如附圖2所示，在matlab圖像處理模塊和識別測量處理模塊中，需要有下面的步驟才能完成該兩個模塊的任務。具體步驟如下(1)、灰度和對比度處理日常所了解的圖像有一種定義方法，就是白色的灰度值定義為255，黑色灰度值定義為0，這其中的明暗度被均勻的分為256個等級，因此在研究圖像時可以很方便的進行處理，而對比度是指圖像中對于不同顏色之間的差異，如果對比度較大那么之間的兩種顏色就較大，反之就越接近，就像在一幅圖片中提高對比度會使黑白之間的差距增大，調(diào)到極限時變成黑白圖像，相反的就會變成一個灰色的圖像。因此將采集到的圖像進行此處理就會增加黑白圖像的清晰度。(2)、偽彩色增強處理偽彩色圖像的增強是把經(jīng)過灰度處理和對比度處理得到的圖像按照不同灰度級來劃分，按照線性或者非線性的映射函數(shù)來變換成不同的彩色，得到另一幅彩色的圖像，使得圖像上的標志更加容易辨認和識別，在這里采用空間域灰度級彩色變換，依據(jù)的原理是將原來圖像f(x，y)的灰度范圍分段，經(jīng)過紅、綠、藍三種不同變換，編程三基色分量IR(x， y)>IG(x, y)、IB(x，y)，之后用它們分別去控制彩色顯示器的紅、綠、藍電子槍，使可以在彩色顯示器的屏幕上合成一幅彩色圖像。這樣經(jīng)過偽彩色增強處理就可以使捕捉的目標更加清晰和容易辨認。(3)、二值化處理要想得到更加清晰的圖像，一定要進行閾值處理，而所謂的閾值分割法是一種基于區(qū)域的圖像分割技術，它是通過設定不同的特征閾值，把圖像像素點分成好多類，將一個或幾個閾值將圖像的灰度分為幾個部分，將統(tǒng)一部分的像素看為相同的物體，在本實用新型中轉(zhuǎn)化為二值圖像后，先自行設定一個閾值，如果圖像中像素的灰度值小于該閾值，則將該像素的灰度值設置為0，否則將灰度值設置為255，對于灰度的閾值變換函數(shù)表達式如公式⑴所示
權(quán)利要求1.一種基于matlab的發(fā)動機噴霧圖像優(yōu)化處理裝置，其特征在于，該裝置包括一個安裝在定容彈旁的CCD攝像機，與光源相互垂直，用于在噴霧過程中進行視頻采集;一個ECU控制器，用于控制油泵試驗臺和攝像機；一個基于matlab圖像處理模塊，用于對(XD攝像機采集的視頻進行識別和處理，并將其圖像處理成二值圖像；一個識別測量處理模塊，用于測量其噴霧錐角、貫穿距離和擴散角；一個數(shù)字顯示儀，用于顯示測量的各個參數(shù)值；(XD攝像機與EOT控制器相連，EOT控制器與matlab圖像處理模塊相連接，matlab圖像處理模塊與識別測量處理模塊相連，識別測量處理模塊連接數(shù)字顯示儀。
2.如權(quán)利要求1所述的基于matlab的發(fā)動機噴霧圖像優(yōu)化處理裝置，其特征在于，所述的數(shù)字顯示儀為XMG-M系列數(shù)字顯示儀。
3.如權(quán)利要求1所述的基于matlab的發(fā)動機噴霧圖像優(yōu)化處理裝置，其特征在于，所述的(XD攝像機位于與光源相互垂直平面內(nèi)。
專利摘要本實用新型公開了一種基于matlab的發(fā)動機噴霧圖像優(yōu)化處理裝置，包括安裝在定容彈旁的CCD攝像機，CCD攝像機與光源相互垂直，它將采集的圖像傳入到matlab圖像處理模塊，然后再將處理得到的數(shù)據(jù)送到與該模塊相連接的識別測量處理模塊，而識別測量處理模塊與數(shù)字顯示儀相連接，CCD攝像機與ECU控制器相連接。圖像處理模塊和識別測量處理模塊中得到較為清晰的噴霧二值圖像和測量出噴霧貫穿距離、擴散角和擴散范圍等參數(shù)，此裝置結(jié)構(gòu)簡單、操作量少，能夠極大的提高發(fā)動機噴霧圖像測量數(shù)據(jù)的準確性，并且對于噴嘴的研究有一定的改進和幫助。
文檔編號G01M15/00GK202350737SQ201120379990
公開日2012年7月25日 申請日期2011年10月9日 優(yōu)先權(quán)日2011年10月9日
發(fā)明者劉坤, 王對對, 王旭, 簡林莎, 薛琴波, 郎明華 申請人:長安大學