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风沙颗粒运动的数字高速摄影图像的分割算法
  • ISSN号:0459-1879
  • 期刊名称:《力学学报》
  • 时间:0
  • 分类:P931.3[天文地球—自然地理学]
  • 作者机构:[1]西安交通大学动力工程多相流国家重点实验室,西安710049, [2]西安工程大学环境与化学工程学院,西安71004s
  • 相关基金:国家自然科学基金(40975094 50823002); 陕西省教育厅自然科学基金(11JK0729)资助项目
中文摘要:

为了深入理解多因素驱动下风沙颗粒起动的动态演化规律,需要准确地获得沙质床面附近沙粒群起跳的方式、速度和运动轨迹.以连续强激光源为照明的数字高速摄影技术是研究这类问题的有效手段,但由于风沙运动的高速摄影图像具有运动沙粒和静止床面的对比度小、相邻两帧图像相似性小等特点,原始图像叠加算法难以有效实现目标与背景的分割.该文提出了基于相邻的风沙运动图像灰度差值变化原理的图像分割算法.实例显示,只要选择合适的相邻图像灰度差值阈值和自适应二值化处理方法就能实现图像中运动沙粒与床面分割.当起跳沙粒浓度较低情况下,基于MATLAB平台的最小距离匹配的粒子追踪算法(PTV算法)能较为准确地恢复床面附近沙粒的运动轨迹.

英文摘要:

To deeply understand dynamic evolutional mechanism of initial of aeolian sand particles by multiple factors,it is very critical to measure precisely liftoff velocities and trajectories of sand particles with different movement types.Although the high-speed photography illuminated by intensive and continuous laser is an effective method for obtaining the above information,the kinds of high- speed photography images cannot be processed precisely by overlapping image method due to very low contrast ratio of objectives to backgrounds and significant discrepancy between two frame images.As a result,a new arithmetic method of image segmentation is proposed on basis of a principle of variation in gray level difference between two frame consecutive images. The cases show that the new arithmetic method can segment successfully saltating particles from immobile bed by selecting appropriate threshold value of gray level difference between two continuous images and by adopting adaptive binary method.The new arithmetic method plus a minimum distance matching method of particles tracking velocimetry(PTV) can retrieve precisely sand particles trajectories near the bed as sand particles concentration is low.

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期刊信息
  • 《力学学报》
  • 北大核心期刊(2011版)
  • 主管单位:中国科学院
  • 主办单位:中国力学学会 中国科学院力学研究所
  • 主编:魏悦广
  • 地址:北京市海淀区北四环西路15号中科院力学所内《力学学报》
  • 邮编:100190
  • 邮箱:lxxb@cstam.org.cn
  • 电话:010-62536271
  • 国际标准刊号:ISSN:0459-1879
  • 国内统一刊号:ISSN:11-2062/O3
  • 邮发代号:2-814
  • 获奖情况:
  • 1992年首届自然科技期刊一等奖,1996年国家自然科技期刊二等奖,2000年首届国家期刊奖
  • 国内外数据库收录:
  • 美国数学评论(网络版),荷兰文摘与引文数据库,美国工程索引,日本日本科学技术振兴机构数据库,中国中国科技核心期刊,中国北大核心期刊(2004版),中国北大核心期刊(2008版),中国北大核心期刊(2011版),中国北大核心期刊(2014版),中国北大核心期刊(2000版)
  • 被引量:13332