基于3D图像重构的水分散粒剂在线混合分析方法研究

发布时间：2021-07-31 23:31

　　采用图像方法进行混药器在线混合效果分析具有不干扰流场、评价方便快捷的优点。基于所构建的用于农药水分散粒剂（WDG）在线混合效果评估的试验系统,采用模拟粒子进行了WDG应用于混药器的在线混合试验,借助高速相机、全反射三棱镜采集了水平及垂直视角下混药器检测区域中颗粒的流动分布情况。采用基于形态学校正的方法对所采集图像进行预处理,利用迭代式阈值法对其进行分割,提取各视角中粒子重心坐标及归一化转动惯量（I）参数;根据对应粒子横坐标一致性及帧间粒子运动非突变性,实现基于双视角图像的粒子匹配、三维重构及进一步的帧间粒子匹配,从而提出粒子空间分布均匀度计算方法,并实现粒子速度矢量提取。采用上述方法对4种用于模拟不同物理特性WDG的粒子进行在线混合试验,结果表明:在混药器水平放置条件下,沉降速度越小,混合均匀度越高,这是因为颗粒直径越小、密度与水更为接近的粒子不具有明显向下的速度矢量,更容易被流化,使得实际WDG分散溶解后不会出现药水分布不均匀的现象,从而在混药器实际应用时解决了WDG混合效果不佳的问题。 

【文章来源】：农业机械学报. 2020,51(05)北大核心EICSCD

【文章页数】：10 页

【部分图文】：

WDG在线混合变量喷雾试验系统原理图

为了验证算法的正确性，进一步设计了多种工况用于对所提出的方法进行测试，由于粒子图像的处理很容易受粒子加入量的影响，当粒子加入量过多时，可能会带来算法失效的问题，因此进一步采集Q=2 000 m L/min、C=1.0%下的图像;此外，为了验证Q对算法的影响，进一步设置Q=1 400 m L/min、C=0.5%的试验组进行算法验证。1.3.3 模拟粒子的在线混合试验

通过对图2a中的管道边缘局部图像作霍夫直线检测[21]，从而获取水平视角及垂直视角图像中检测管内的上下边界，并据此提取具体的粒子活动区域，即水平视角及垂直视角的ROI(Region of interest)图像，图3a为第1帧图像的ROI提取结果，经实测，两视角图像的高度均为140像素，图像的宽度约为250像素。由于图3a图像中仍存在一些噪声，并且整体图像亮度偏暗，这有可能使接下来的粒子分割产生较大误差，因此在图像预处理中，首先进行图像中值滤波，然后进行图像的亮度变换，使得调整后的图像灰度占据全部灰度级范围，从而得到图像预处理结果，为下一步的图像分割做准备，如图3b所示。2.2 粒子图像的分割及形态学处理

【参考文献】：
期刊论文
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本文编号：3314387