一种通过图像处理测量液滴速度的检测方法

1.本发明涉及了一种液滴图像处理方法，尤其是涉及了一种通过图像处理测量液滴速度的检测方法。


背景技术：

2.农药飘移是指农药在施用过程中或施用后一段时间内，在一定气象条件下，农药雾滴或颗粒离开喷头从目标地点向任何非目标地点的物理移动。为了使农药在靶标作物叶片或者嫩芽上有良好沉积，须选用细雾滴喷洒，但粒径过细与速度过快的农药液滴会导致液滴飘移，农药液滴过大会沉降。
3.为保证农药能够附着再靶标作物上，各农药喷雾器公司都需要检测其喷雾器喷头喷洒出的液滴粒径与速度。但目前常见的液滴速度检测装置主要为ldv(激光多普勒测速技术)、piv(粒子图像测速技术)以及高速相机。
4.其中高速相机主要是通过连续帧间差分法运动来检测出运动目标再求出液滴的速度，但此方法对相机要求较高，且若图片中有过多液滴时无法精确识别前后对应的液滴。


技术实现要素：

5.为了解决背景技术中存在的问题，本发明的目的是克服现有技术的不足，提供一种通过图像处理测量液滴速度的检测方法。
6.本发明的技术方案如下：
7.本发明通过相机采集液滴运动的图片，对图片进行预处理后获得边缘图，再对边缘图进行筛选获得其中的拖影，根据拖影处理结合相机参数获得液滴的速度。
8.所述的对图片进行预处理，具体为是将图片转换为灰度，然后使用高斯过滤器平滑处理，再依次执行边缘检测、膨胀、腐蚀，获得边缘图。
9.所述的再对边缘图进行排列筛选获得其中的拖影，具体为：
10.找到边缘图中的轮廓线区域，将所有轮廓线按照顺序进行排列，对每个轮廓线区域的区域值大小进行检查校验：
11.如果轮廓线区域小于预设区域阈值，则将舍弃该轮廓线区域；
12.如果轮廓线区域大于等于预设区域阈值，则对轮廓线区域建立长方形的最小包围盒，以最小包围盒作为拖影。
13.在获得最小包围盒后，若最小包围盒中有坐标位于图片的边缘，则拖影可能有一部分未在图片中，故舍弃该最小包围盒及其对应的轮廓线区域。
14.所述的根据拖影处理结合相机参数获得液滴的速度，具体为：
15.计算拖影的长边的长度，除以图片中像素与实际尺寸之间比例，获得拖影实际尺寸的大小，以拖影实际尺寸的大小除以相机的快门时间，获得液滴的实际速度。
16.所述的液滴从喷头喷洒出来，用相机进行拍摄采集。
17.所述的相机为拍摄液滴运动会产生拖影的相机。
18.本发明使用普通的高速相机，拍摄喷头喷洒出来的液滴的图片，由于相机较普通，导致拍摄的图片中的液滴会有拖影，拖影为液滴在快门速度里运动的路程，用拖影的长度除以快门速度获得液滴的速度，从而通过一张图片计算液滴的速度。
19.本发明的有益效果是：
20.本发明提供的一种通过图像处理测量液滴速度的检测方法对相机要求不高，且不需要通过两幅图片对比的，是一种简单却非常有效的方法。
21.本发明带来一种便宜又可靠的检测方式，帮助节约检测费用，解决了成本有限情况下实现检测小雾滴或颗粒速度的问题。
附图说明
22.图1是本发明的流程框图；
23.图2是通过相机拍摄到的液滴经过的图像；
24.图3是将图2经过处理得到的其中一个液滴的速度示意图；
25.图4是将图2的全部液滴速度显示的柱状图。
具体实施方式
26.下面结合具体实施方式对本发明做进一步阐述和说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本发明，并不用于限制本发明。
27.如图1所示，本发明的实施例及其实施过程如下：
28.s1、液滴从喷头喷洒出来，用相机进行拍摄采集。
29.使用高速相机采集图片，如图2所示。此相机质量不高，快门速度无法做到很短，所拍摄的图片中，液滴由于高速移动，会有拖影存在，此拖影为液滴在快门速度里运动的路程。
30.高速相机的位置与液滴喷出口相距5厘米，且相机的镜头应与液滴喷射方向垂直；相机的视场宽度应当大于液滴的平均速度乘以相机快门速度，否则将会出现视场中的拖影大都不完整的情况。
31.计算机连接相机，将高速相机拍摄的图片储存之后，对图片进行自动编号，进行图像处理。
32.s2、对图片进行预处理：是将图片转换为灰度，然后使用高斯过滤器平滑处理，再依次执行边缘检测、膨胀、腐蚀，用以消除图片中的细小毛刺，获得边缘图。
33.s3、再对边缘图进行排列筛选获得其中的拖影：
34.找到边缘图中拖影对应的轮廓线区域，将所有轮廓线按照顺序进行排列，对每个轮廓线区域的区域值大小进行检查校验，对每个轮廓线进行循环：
35.如果轮廓线区域小于预设区域阈值，则将舍弃该轮廓线区域；
36.如果轮廓线区域大于等于预设区域阈值，则对轮廓线区域建立长方形的最小包围盒，如图3所示，以最小包围盒作为拖影。
37.在获得最小包围盒后，若最小包围盒中有坐标位于图片的边缘，则拖影可能有一部分未在图片中，故舍弃该最小包围盒及其对应的轮廓线区域。
38.s4、根据拖影处理结合相机参数获得液滴的速度：
39.计算拖影的长边的长度，即拖影在图片中的像素长度，除以图片中像素与实际尺寸之间比例，获得拖影实际尺寸的大小，以拖影实际尺寸的大小除以相机的快门时间(单位为秒)，获得液滴的实际速度。
40.相机的视场中应该有一个标定板，预先在无液滴经过时拍摄此标定板，获取标定板单元在图片中的长度，再根据标定板的实际长度即可获得图片中像素与实际尺寸之间比例，但此时要使镜头以完美的90
°
拍摄该标定板。
41.具体实施中，计算出图片中所有液滴的速度，统计之后按区间生成柱状图方便统计，如图4所示。
42.以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。


技术特征：
1.一种通过图像处理测量液滴速度的检测方法，其特征在于：通过相机采集液滴运动的图片，对图片进行预处理后获得边缘图，再对边缘图进行筛选获得其中的拖影，根据拖影处理结合相机参数获得液滴的速度。2.根据权利要求1所述的一种通过图像处理测量液滴速度的检测方法，其特征在于：所述的对图片进行预处理，具体为是将图片转换为灰度，然后使用高斯过滤器平滑处理，再依次执行边缘检测、膨胀、腐蚀，获得边缘图。3.根据权利要求1所述的一种通过图像处理测量液滴速度的检测方法，其特征在于：所述的再对边缘图进行排列筛选获得其中的拖影，具体为：找到边缘图中的轮廓线区域，将所有轮廓线按照顺序进行排列，对每个轮廓线区域的区域值大小进行检查校验：如果轮廓线区域小于预设区域阈值，则将舍弃该轮廓线区域；如果轮廓线区域大于等于预设区域阈值，则对轮廓线区域建立长方形的最小包围盒，以最小包围盒作为拖影。4.根据权利要求3所述的一种通过图像处理测量液滴速度的检测方法，其特征在于：在获得最小包围盒后，若最小包围盒中有坐标位于图片的边缘，则拖影可能有一部分未在图片中，故舍弃该最小包围盒及其对应的轮廓线区域。5.根据权利要求1所述的一种通过图像处理测量液滴速度的检测方法，其特征在于：所述的根据拖影处理结合相机参数获得液滴的速度，具体为：计算拖影的长边的长度，除以图片中像素与实际尺寸之间比例，获得拖影实际尺寸的大小，以拖影实际尺寸的大小除以相机的快门时间，获得液滴的实际速度。6.根据权利要求1所述的一种通过图像处理测量液滴速度的检测方法，其特征在于：所述的液滴从喷头喷洒出来，用相机进行拍摄采集。

技术总结
本发明公开了一种通过图像处理测量液滴速度的检测方法。方法使用普通的高速相机，通过相机采集液滴运动的图片，对图片进行预处理后获得边缘图，再对边缘图进行筛选获得其中的拖影，根据拖影用拖影的长度除以快门速度获得液滴的速度，从而通过一张图片计算液滴的速度。本发明方法对相机要求不高，且不需要通过两幅图片对比的，降低成本，是一种简单却非常有效的方法。有效的方法。有效的方法。


技术研发人员：董健 张王明 潘新科 胡建良 胡光辉 赵逸平 陆泗光 陈梦奇 吴正超
受保护的技术使用者：浙江工业大学台州研究院
技术研发日：2022.06.15
技术公布日：2022/9/2