用mat-lab提取燃油噴霧圖像粒子

趙超超，周愛(ài)東

（長(zhǎng)安大學(xué)，陜西 西安 710064）

?

用mat-lab提取燃油噴霧圖像粒子

趙超超，周愛(ài)東

（長(zhǎng)安大學(xué)，陜西 西安 710064）

摘 要：燃油噴霧粒子的有效提取并建立粒子庫(kù)，可快速地獲取燃油噴霧霧化特性參數(shù)。文章通過(guò)matlab編程，對(duì)獲取的噴霧圖像先進(jìn)行二值化，然后運(yùn)用區(qū)域生長(zhǎng)算法獲取圖像中的各個(gè)粒子，最后通過(guò)粒子最小包圍矩形等相關(guān)編程獲取粒子的長(zhǎng)短軸大小，為粒子庫(kù)的建立和擴(kuò)充奠下基礎(chǔ)。

關(guān)鍵詞：matlab；區(qū)域生長(zhǎng)；粒子

10.16638/j.cnki.1671-7988.2016.04.026

CLC NO.: U465.9Document Code: AArticle ID: 1671-7988(2016)04-77-02

前言

燃油噴霧特性的研究有利于提高發(fā)動(dòng)機(jī)的動(dòng)力性及經(jīng)濟(jì)性，當(dāng)前最主要的研究方法是運(yùn)用馬爾文試驗(yàn)儀獲取噴霧參數(shù)，但馬爾文試驗(yàn)儀價(jià)格昂貴。運(yùn)用matlab編程建立燃油噴霧粒子庫(kù)，可以實(shí)現(xiàn)馬爾文試驗(yàn)儀的作用，價(jià)格便宜，可以廣泛推廣。

1、區(qū)域生長(zhǎng)

區(qū)域生長(zhǎng)的主要原理就是：給定一個(gè)點(diǎn)的像素和閾值，周?chē)c(diǎn)的像素（一般為8聯(lián)通）與該點(diǎn)的像素相減，若相減后的絕對(duì)值小于閾值，則這兩點(diǎn)合并，若大于閾值，則舍棄。

用matlab編寫(xiě)的區(qū)域生長(zhǎng)算法函數(shù)：

[J,H] = regionGrow(I,x,y)的主要程序如下：

if J(i+u,j+v)==0 & abs(I(i+u,j+v)-seed)<=threshold& 1/(1+1/15*abs(I(i+u,j+v)-seed))>0.8J(i+u,j+v)=1;H(i+u,j+v)=0;

%判斷一點(diǎn)是否符合條件，符合條件則添加，%在原圖像上把符合的點(diǎn)去除。

其中輸入I是原噴霧圖像，輸出J是粒子圖像，H是去除J粒子的噴霧圖像。

獲取粒子圖像的主要程序：

[J,H] = regionGrow(Ibw,x,y);

Ibw=H;

B=bwboundaries(J);

[l,d]=bwlabel(J,8); %標(biāo)記BW每個(gè)連通區(qū)域的標(biāo)簽：s=regionprops(l,'BoundingBox','Image'); %標(biāo)注矩陣l中包含相應(yīng)區(qū)域的最小矩形及區(qū)域的重心位置。

figure,imshow(s.Image);%顯示提取的粒子；

figure subplot(221),imshow(R),title ('米粒圖像');

subplot(222),imshow(I),title('米粒的二值圖像');

subplot(223),imshow(J),title('粒子圖像')，hold on，plot(y,x,'r+')，hold off; subplot(224),imshow(H),title('去除粒子后的圖像'),hold on,plot(y,x,'r+'),hold off;

下面用該程序處理matlab自帶的米粒圖像（形象直觀）：

圖1　程序運(yùn)行結(jié)果圖

2、粒子信息的獲取

粒子提取后，需要獲取它的大小信息以便存入粒子庫(kù)及相應(yīng)的匹配工作。對(duì)于噴霧圖像的粒子，其形狀及其不均勻，是圓非圓，我們假設(shè)它們的形狀均為橢圓，經(jīng)研究這樣獲取的粒子信息的誤差最小。粒子信息也就是粒子等效的橢圓的長(zhǎng)短軸大小。

我們首先得到包圍粒子的最小矩形，求得矩形的長(zhǎng)寬即是粒子的長(zhǎng)短軸的大小。

主要程序：

[rx,ry,area,perimeter]=minboundrect(boundary(:,2),bounda ry(:,1));

%獲取最小包圍矩形A=area;

B=perimeter;

[w,h]=solve('w+h=B/2','w*h=A'); %解方程mm=max(eval (w));%獲取長(zhǎng)軸的大小。

nn=min(eval(w));%獲取短軸大小。

set(handles.edit1,'string',num2str(mm));%顯示長(zhǎng)軸大小set(handles.edit2,'string',num2str(nn));%顯示短軸大小。

axes(handles.axes1);%設(shè)置當(dāng)前軸。

line(rx,ry ,'Color','r','LineWidth',2); %畫(huà)出包圍粒子的最小矩形。

hold off;

由于粒子數(shù)較多，故只把米粒圖像的前5個(gè)粒子的信息顯示于下表1：

表1　粒子信息圖

把提取的米粒在原圖中標(biāo)記出來(lái)，如圖2：

圖2　原圖上提取的粒子的位置

3、結(jié)束語(yǔ)

經(jīng)過(guò)上訴程序就可以把一張噴霧圖像當(dāng)中的粒子信息全部提取出來(lái)，省去了人工讀取粒子長(zhǎng)短軸的時(shí)間，有利于粒子庫(kù)的建立。

參考文獻(xiàn)

[1] 趙玉順,發(fā)動(dòng)機(jī)燃油噴霧圖像處理技術(shù)及粒子庫(kù)的完善,[碩士學(xué)士論文],陜西,長(zhǎng)安大學(xué),2014.

[2] 張錚,倪紅霞,苑春苗,楊立紅.精通Matlab數(shù)字圖像處理與識(shí)別[M].北京:人民郵電出版社,2013.4:272-275.

中圖分類(lèi)號(hào)：U465.9

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

文章編號(hào)：1671-7988(2016)04-77-02

作者簡(jiǎn)介：趙超超，就讀于長(zhǎng)安大學(xué)。

Using MAT-LAB to Extract Fuel Spray Image Particles

Zhao Chaochao, Zhou Aidong
( Chang’an University, Shaanxi Xi’an 710064 )

Abstract:Effective extraction of fuel spray particles and the establishment of the particle library, can quickly get the fuel spray atomization characteristic parameters. Based on Matlab,getthe binary images of the atomization image, use the region growing method to obtain the image of each particle, use the particle minimum bounding rectangleto get the particle length of long and short axis.

Keywords:matlab; region growing method; particle