一种用于移动状态下核电燃料组件的热扰动消除方法与流程

本发明涉及核电燃料组件图像热扰动效应消除，尤其涉及一种用于移动状态下核电燃料组件图片的热扰动消除方法。

背景技术：

1、由于燃料组件存在辐射热能，堆芯水池等燃料组件存在的空间内温度场和密度场分布不均匀，导致成像路径上折射率分布不均匀并产生热扰动效应，使图像出现细节模糊和畸变等现象。

2、针对燃料组件的水下拍摄需求日益增多，例如在燃料组件转运过程中，在转运通道设置相机对移动中的燃料组件进行视频录制、目视检查及变形测量工作。该过程中，除燃料组件静态时产生的热扰动成分外，伴随着燃料组件的移动，燃料组件表面的附连水也随之移动，进一步加剧燃料组件周围温度场和密度场的分布改变。扰动现象对精细观察和高精度测量带来较大困扰。这具体体现在，扰动使得燃料棒边缘变得模糊，边缘区域像素在原本轮廓位置附近来回飘动，燃料组件的真实边界难以捕捉，无法对燃料组件的宽度等信息进行精确的测量。

3、目前，热扰动图像复原当前主要针对静态拍摄视频进行，对于视频画面内有移动物体的情形下的热扰动复原缺少现场实用的方案。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种用于移动状态下核电燃料组件的热扰动消除方法，解决了移动物体的图像热扰动复原问题。该应用场景区分于运动模糊图像，产生原因在于拍摄光路的不均匀性。

2、为了实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

3、一种用于移动状态下核电燃料组件的热扰动消除方法，包括以下步骤：

4、步骤1：估计燃料组件运动速度；

5、步骤2：提取用于热扰动消除的中心图像序列；

6、步骤3：提取用于单张中心图像复原的视频帧素材；

7、步骤4：将中心图像复原素材与中心图像进行配准；

8、步骤5：对配准后的图像序列进行静态热扰动复原；

9、步骤6：合成热扰动消除后视频。

10、步骤1中，对具有明显特征的格架部分图像制作为模板进行匹配，获取格架模板图像分别在有同一格架出现的两帧图像上的像素位置差值，并根据视频帧率换算两帧图像的成像时间差，二者相除计算格架移动速度。

11、步骤2包括：

12、步骤2.1：根据对燃料组件复原视频的帧率要求，按照固定间隔选取选择中心图像，形成中心图像序列；

13、步骤2.2：抽取图像帧的频率为对热扰动消除后视频的期望帧率。

14、步骤2中，抽取的图像帧数为图像帧高度除以格架运动速度。

15、步骤3中，将中心图像均匀分为上下两部分，从当前帧往前抽取若干视频帧；从当前帧往后抽取若干视频帧，由于燃料组件从下往上通过相机画面，这些视频帧中每帧均包含下半部分图像画面。

16、步骤4中，对于燃料组件有格架类明显特征帧出现的帧，采取模板匹配的方法进行图像配准，获取以格架模板为中心的重叠部分的坐标对应关系；对于仅有燃料棒类弱特征出现的帧，采用速度估计的方法进行图像配准，利用图像序列间速度和帧数差确定重复区域在各图像帧中的出现位置。

17、步骤4中，将图像帧在高度方向上分为若干区域，对于每一个区域，仅选择满足静态热扰动消除算法最优数量要求的相邻帧图像局部，以降低图像处理的运算量，形成以满足静态热扰动消除最小图像数量的中心图像序列。

18、步骤5包括：

19、步骤4.1：采用时域滤波，根据视频图像序列得到归一化的加权平均图像；

20、步骤4.2：采用频域维纳解卷积滤波，对步骤4.1获取的加权平均图像进行去模糊操作。

21、步骤6中，分别对中心图像上下两部分进行静态热扰动复原后，将两部分重新合并到同一张图像中，构成单张中心图像的复原图像，复原后中心图像帧形成的序列为动态热扰动复原后的燃料组件视频。

22、与现有技术相比，本发明提供的用于移动状态下核电燃料组件的热扰动消除方法具有以下有益效果：

23、本发明能够完成移动状态下核电燃料组件拍摄视频的动态热扰动消除，为视频检查、变形测量、堆芯盘存等应用提供清晰的图像。

24、本发明通过图像配准和静态热扰动消除方式，实现对移动状态下、速度未知的燃料组件拍摄视频的动态热扰动消除。

25、本发明实现静态物体抖动或小幅度晃动情况下的视频动态热扰动消除。

技术特征：

1.一种用于移动状态下核电燃料组件的热扰动消除方法，其特征在于，包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的用于移动状态下核电燃料组件的热扰动消除方法，其特征在于，步骤1中，对具有明显特征的格架部分图像制作为模板进行匹配，获取格架模板图像分别在有同一格架出现的两帧图像上的像素位置差值，并根据视频帧率换算两帧图像的成像时间差，二者相除计算格架移动速度。

3.根据权利要求1所述的用于移动状态下核电燃料组件的热扰动消除方法，其特征在于，步骤2包括：

4.根据权利要求1所述的用于移动状态下核电燃料组件的热扰动消除方法，其特征在于，步骤2中，抽取的图像帧数为图像帧高度除以格架运动速度。

5.根据权利要求1所述的用于移动状态下核电燃料组件的热扰动消除方法，其特征在于，步骤3中，将中心图像均匀分为上下两部分，从当前帧往前抽取若干视频帧；从当前帧往后抽取若干视频帧，由于燃料组件从下往上通过相机画面，这些视频帧中每帧均包含下半部分图像画面。

6.根据权利要求1所述的用于移动状态下核电燃料组件的热扰动消除方法，其特征在于，步骤4中，对于燃料组件有格架类明显特征帧出现的帧，采取模板匹配的方法进行图像配准，获取以格架模板为中心的重叠部分的坐标对应关系；对于仅有燃料棒类弱特征出现的帧，采用速度估计的方法进行图像配准，利用图像序列间速度和帧数差确定重复区域在各图像帧中的出现位置。

7.根据权利要求1所述的用于移动状态下核电燃料组件的热扰动消除方法，其特征在于，步骤4中，将图像帧在高度方向上分为若干区域，对于每一个区域，仅选择满足静态热扰动消除算法最优数量要求的相邻帧图像局部，以降低图像处理的运算量，形成以满足静态热扰动消除最小图像数量的中心图像序列。

8.根据权利要求1所述的用于移动状态下核电燃料组件的热扰动消除方法，其特征在于，步骤5包括：

9.根据权利要求1所述的用于移动状态下核电燃料组件的热扰动消除方法，其特征在于，步骤6中，分别对中心图像上下两部分进行静态热扰动复原后，将两部分重新合并到同一张图像中，构成单张中心图像的复原图像，复原后中心图像帧形成的序列为动态热扰动复原后的燃料组件视频。

技术总结
本发明提供了一种用于移动状态下核电燃料组件的热扰动消除方法，包括以下步骤：估计燃料组件运动速度；提取用于热扰动消除的中心图像序列；提取用于单张中心图像复原的视频帧素材；将中心图像复原素材与中心图像进行配准；对配准后的图像序列进行静态热扰动复原；合成热扰动消除后视频。本发明能够完成移动状态下核电燃料组件拍摄视频的动态热扰动消除，为视频检查、变形测量、堆芯盘存等应用提供清晰的图像。

技术研发人员：郭冉,杨斌,李莉,刘涛,耿贺辉
受保护的技术使用者：中核武汉核电运行技术股份有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/4/17