色，背板下部固定有光源，光源 采用两个白色LED灯，分别位于背板左右两侧并相对于喷嘴对称。
[0029] 如图2所示，应用环境恶劣，背景复杂，通过图像采集装置采集来的图像样本不能 直接用于计算出喷嘴雾化角度，需要进行图像的预处理，最终得到二值化处理后的图像。基 于Labview软件开发平台编写Hough算法进行图像边界线获取，通过经典Hough变换得到 雾化角度的边界线，利用Hough变换利用图像空间和Hough参数空间的点一线对偶性，把图 像空间的检测问题转换到参数空间，通过在参数空问进行简单的累加统计，然后寻找累加 器峰值的方法检测直线，进行雾化角度的计算。角度值显示在人机交互界面上。
[0030] 喷雾锥角图像由于其特殊性，需要检测出左右两条边缘线，若简单的取出上述累 加器中前2个最大值对应的直线为边界的话，则可能由于精度问题使得两直线为同一边缘 的边线（微角度差别），因此造成检测失败，避免这一情况最简单而有效的方法就是把图像 分成左右两个部分分别处理，因为在安装时摄像机镜头的轴心线和喷雾角的轴心线基本在 一个平面内，因此可以简单的取图像的宽度一半处为左右两部分的分隔线。由上述讨论可 知，Hough变换的计算量是相当大的，但是在对细化后的图像进行处理时，因为图像中目标 点（白色）的数量大为减少，检测的过程也就相当的迅速，完全可以达到实时计算的要求。
[0031] 如图3所示，预处理包括：中值滤波算法进行图像的增强去噪处理，背景重建，背 景减除法进行目标检测、最大熵阀值二值化，利用形态学的垂直模板和归一化处理进行图 像的去除弧点和细化。
[0032] 所述的基于Labview软件开发平台编写图像预处理：LabVIEW是一个具有革命性 的图形开发环境，被称为G语言。图形化编程方式摒弃了传统软件开发方式的复杂性，提供 了友好的开发界面，Labview图像处理工具包IMAQ Vision,包含了 300多种机器视觉和科 学图像处理的函数库。可用来完成灰度、彩色以及二值图像的显示、处理（统计、滤波和几 何变换）、模型匹配、斑点分析、计算等。最终用户、系统集成商和原始设备制造商都可以使 用IMAQ Vision加快工业视觉和科学图像应用软件的开发，IMAQ Vision可用于工厂和实 验室等需要高可靠性、高速的自动化视觉系统的开发中。
[0033] 中值滤波法是一种非线性平滑技术，它将每一像素点的灰度值设置为该点某邻域 窗口内的所有像素点灰度值的中值。常用于用来保护边缘信息，是经典的平滑噪声的方 法。采集来的图像样本首先要进行中值滤波，去除噪声。
[0034] 选用已采集无目标的图像作为背景图像，通过背景减除法获取目标图像，完成目 标检测。
[0035] 图像的二值化处理选用最大熵阀值的方法进行，最大熵的设计思想是，选择合适 的阈值将图像分为两类，两类的平均熵之和为最大时，可从图像中获取最大信息量，以此来 确定最佳阈值。
[0036] 根据上面的原理，最大熵方法的具体步骤如下：
[0037] 求出图像中所有像素的分布概率，d。，D,，…，(图像灰度分布范围0~255);
【主权项】
1. 基于视觉的航空油雾喷嘴雾化角度自动检测装置，其特征在于：箱体（5)内部设有 光源（1)，工业相机（2)设置于箱体（5)外侧，并通过内部数字I/O触发接口卡与防爆计算 机（3)连接，用于对箱体（5)内固定的油雾喷嘴（4)的喷雾进行拍照。
2. 根据权利要求1所述的基于视觉的航空油雾喷嘴雾化角度自动检测装置，其特征在 于：所述光源（1)为两个白色LED灯，分别固定在箱体（5)背板的下部且相对于油雾喷嘴 (4)对称。
3. 根据权利要求1所述的基于视觉的航空油雾喷嘴雾化角度自动检测装置，其特征在 于：所述工业相机（2)置于盒体内，所述盒体为封闭的壳体，壳体内充满惰性气体；所述盒 体一面为玻璃，用于工业相机（2)照相。
4. 根据权利要求1所述的基于视觉的航空油雾喷嘴雾化角度自动检测装置，其特征在 于：所述工业相机（2)镜头的轴心线与喷嘴（4)的喷雾角轴心线在同一平面且垂直。
5. 基于视觉的航空油雾喷嘴雾化角度自动检测方法，其特征在于包括以下步骤： 工业相机（2)通过接收外部触发信号拍摄喷雾锥角的数字图像，并发送给防爆计算机 (3);防爆计算机（3)对数字图像进行预处理，得到二值化图像；再对二值化图像通过Hough 变换得到锥角角度的边界线，并得到锥角的角度。
6. 根据权利要求5所述的基于视觉的航空油雾喷嘴雾化角度自动检测方法，其特征在 于：所述防爆计算机（3)对数字图像进行预处理，得到二值化图像包括以下步骤： 防爆计算机（3)对数字图像进行中值滤波得到滤波后的图像，再利用背景减除法进行 目标检测得到喷雾锥角的雾化图像，利用最大熵阈值算法对该图像进行二值化处理得到初 始二值化图像，对该二值化图像采用形态学算子进行滤除噪声得到二值化图像。
【专利摘要】本发明涉及基于视觉的航空油雾喷嘴雾化角度自动检测装置，箱体内部设有光源，工业相机设置于箱体外侧，并通过内部数字I/O触发接口卡与防爆计算机连接，用于对箱体内固定的油雾喷嘴的喷雾进行拍照。检测方法包括以下步骤：工业相机通过接收外部触发信号拍摄喷雾锥角的数字图像，并发送给防爆计算机；防爆计算机对数字图像进行预处理，得到二值化图像；再对二值化图像通过Hough变换得到锥角角度的边界线，并得到锥角的角度。本发明解决了航空喷嘴人工手动测量的随机性，提高了准确率，保证了测量的可靠性，提高了自动化程度。
【IPC分类】G01B11-26
【公开号】CN104634279
【申请号】CN201310574682
【发明人】夏筱筠, 刘飞, 郭旭, 李瑞福, 江应栋, 董秀丽, 李树举, 刘丽丽, 崔东静, 闫美润
【申请人】中国科学院沈阳计算技术研究所有限公司
【公开日】2015年5月20日
【申请日】2013年11月13日