基于曲率域光流算法的小管道气液两相流流动状态监测研究

发布时间：2024-02-25 02:38

　　随着小尺度工业设备的发展,小管道气液两相流应用需求日益增长。小管道气液两相流的流动状态不仅影响传质传热、流动力学等机理特性,而且是其他参数精确检测的基础。图像法是小管道气液两相流流动状态监测的常用手段。现有大多数的图像法工作针对单一图像,结合数字图像处理和机器学习技术对小管道气液两相流流动状态进行监测工作,较少的图像法工作使用动态图像进行流动信息分析。光流法是一种有效的运动图像分析方法,现有大多数的光流计算框架基于亮度不变性假设原理,对环境照度变化情况的鲁棒性较低,对于两相流相间界面运动的计算精度不够。鉴于此,本文提出一种新的基于曲率域光流的小管道气液两相流流动状态监测方法,本文主要工作和贡献如下:1.根据小管道气液两相流流动特性和光流计算框架本身特点,提出了曲率域光流新算法。算法主要思路如下:首先利用Nadaraya-Watson核回归方法对动态图像进行平滑处理,然后根据曲面第二基本形式几何意义计算曲率域信息,最后基于曲率域基本结构量不变性计算光流场。在Middlebury光流评估数据集测试上的实验结果表明,曲率域光流算法的平均角误差不高于5.93,标准角误差不高于1.57;小管道气...

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【学位级别】：硕士

【部分图文】：

图２．１基于曲率域光流法的小管道气液两相流流动状态监测总体方案

硕士学位论文???本结构量，降低了计算复杂度。基于曲率域基本结构不变性的光流计算单元结合??曲率域基本结构守恒假设，并结合全局平滑性约束，迭代求取光流场；??２．由于光流场中包含了流动状态变化信息，但信息冗余度较高，对获取的光??流场可视化结果经过预处理之后基于主成分分析技术提取....

图２．２小管道气液两相流流动状态监测系统实验装置简图??２．３小管道气液两相流流动状态监测实验方案与实验工况??

?第２章总体研宄方案与实验装置???可以对高速摄像机的帧数，分辨率和景深调节至实验所需水平，并将图像数据传??输至流动分析单元。频闪灯可以对环境照度进行调节。??流动分析单元包括上位机，为流动分析的数字图像处理和机器学习计算过程??提供算力支持。??流动分析单元??．ｆ??：?（....

图２．３不同流动状态下的单一图像??

?第２章总体研究方案与实验装置???（ｆ）层状流２??（ｇ）层状流－环状流过渡流动状态??（ｈ）环状流??图２．３不同流动状态下的单一图像??２．５本章小结??本章首先阐述了基于曲率域光流法的小管道气液两相流流动状态监测总体??研究方案，该方案由光流计算、流动特征提取和流动状态监....

图３．１曲率域光流算法整体思路框图

?第３章曲率域光流算法研究???为了缓解光照变化噪声对光流计算的影响，提高小管道气液两相流相间界面??运动变化的光流计算精度，我们选取反映图像形状和纹理的曲率域信息作为光流??计算的依据，假设极小时间间隔之下，对应像素点处的曲率域信息保持不变。并??从徵分几何中获得启发，用曲率域....

本文编号：3909940