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专利号: 2018114778365
申请人: 西华大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
专利领域: 计算;推算;计数
更新日期:2024-02-23
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种定容燃烧火焰传播半径的测量方法,其特征在于,包括以下步骤步骤1:对需要计算火焰传播半径的纹影图片进行预处理,得到火焰边缘轮廓图;

步骤11:挑选背景图片:某一工况试验中,挑选点火前一刻的一张纹影图片作为背景图片;

步骤12:去背景:挑选需要计算火焰传播半径的纹影图片,利用图片处理软件中的图片相减函数,将挑选的纹影图片减去步骤11所得的背景图片,得到去背景后的新图片;

步骤13:转灰度图:利用图片处理软件中的灰度化函数,将步骤12所得的新图片转化成灰度图;

步骤14:增亮灰度:利用图片处理软件中的调节灰度值函数,设置调整参数,将步骤13所得灰度图的灰度值调节至特定区间,增加图片的对比度;

步骤15:除孤岛:利用图片处理软件中的除孤岛函数,设置参数值,去除步骤14所得灰度图中的孤岛;

步骤16:除孤立亮点:利用图片处理软件中的除孤立亮点函数,设置参数值,去除步骤

15中所得灰度图中的孤立亮点;

步骤17:边缘检测:利用图片处理软件中的边缘检测函数对步骤16中所得灰度图进行边缘检测,提取火焰边缘;

步骤18:进一步除杂点:根据步骤17所得边缘检测点,结合纹影图片特点编写代码,进一步将火焰边缘轮廓点以外的杂点除掉;

步骤19:边缘轮廓点拟合:根据步骤18所得边缘轮廓点,采用最小二乘法进行多段拟合,分别包含:一次多项式拟合、二次多项式拟合、椭圆拟合,拟合公式分别为:y=a0+a1x、y

2 2 2

=a0+a1x+a2x、x+gxy+cy+dx+ey+f=0;

步骤2:确定半径测量中心:

步骤21:在所述火焰边缘轮廓图中,以点火电极连线所在的直线为基准线,在基准线左右两侧的火焰前锋面上分别确定一个离基准线最远的像素点M1和N1,以M1和N1两点的连线的中点作为初始半径测量中心Q1;

步骤22:在火焰前锋面上,以固定角度间隔画出n‑1条经过Q1的直线,将直线与火焰前锋面的两点交点记作原始点Mi和Ni,i=2,3,4,……,n;将每条直线上两个原始点连线的中点作为修正半径测量中心Qi,i=2,3,4,……,n;

步骤23:根据在纹影图片中的像素坐标值,计算各修正半径测量中心Qi像素坐标和初始半径测量中心Q1像素坐标的平均值,将该平均值作为最终半径测量中心Q的像素坐标:纹影图片中左上角像素点的像素坐标值为(0,0),若Q1的像素坐标为(s1,t1),Qi的像素坐标为(si,ti),则Q的像素坐标为步骤3:计算标定比例K,即拍摄的实际尺寸与纹影图片中对应像素差值之间的比例关系;

步骤4:测量火焰传播半径:

步骤41:在所述火焰边缘轮廓图中,根据在纹影图片中的像素坐标值,找到边缘轮廓点中纵坐标和Q点相等,且横坐标比Q点小的点,记作E;

步骤42:以射线QE为半径测量角度的起始边,将火焰前锋面外边缘上的任一点定义为点P,则由QE顺时针旋转到QP的角度∠EQP为半径测量角度θ,θ的取值范围为0~360°;

步骤43:建立点Q和点P的像素坐标与半径测量角度θ之间的反三角函数关系:将点Q和点P的像素坐标分别记作(x0,y0)和(x1,y1),则步骤44:将纹影图片上PQ两点之间的像素差值乘以标定比例K即为半径测量角度θ条件下所测量的火焰传播半径值Rj,计算式为:Rj=LPQ×K

式中Rj为各半径测量角度θ上的半径提取值,LPQ为PQ两点像素差值。

2.根据权利要求1所述的定容燃烧火焰传播半径的测量方法,其特征在于,所述步骤4之后还包括:步骤5:排除点火电极影响范围:

步骤51:定义半径提取值标准偏差σ为:

式中,Ra为半径均值, N为半径提取值的数量;

步骤52:在两个点火电极位置附近分别取一个关于点火电极对称的夹角为γ的半径测量角度范围:(90-γ/2)°~(90+γ/2)°和(270-γ/2)°~(270+γ/2)°,将其定义为点火电极影响范围;

步骤53:将γ/2依次取值为m个预设的测试角αk,k=1,2,3,……,m,即γ/2=αk,且αk+1=αk+Δα;接着排除每个取值对应的点火电极影响范围内的半径提取值,利用剩余范围内的半径提取值计算标准偏差σ,进而计算标准偏差变化量Δσ:Δσ=σk+1‑σk

其中,σk为当前测试角αk取值下对应的剩余范围内半径提取值标准偏差,σk+1为后一个测试角αk+1取值下对应的剩余范围内半径提取值标准偏差;

当标准偏差变化量达到预设值时,则此时的测试角αk即为γ/2的取值,从而确定点火电极影响范围;

步骤54:在排除掉点火电极影响范围后的半径测量角度范围内,根据所述步骤44的方式计算出最终的火焰传播半径值。