基于分水岭算法的气泡图像分割.pdfVIP

西安理工大学学报 JournalofXi’anUniversityofTechnology(2011)Vo1．27No．2 185 文章编号：1006-4710(2011)02-0185-05 基于分水岭算法的气泡图像分割 邵建斌 ，陈刚 (1．西安理工大学 水利水电学院，陕西 西安 710048；2．安康学院，陕西 安康 725000) 摘要：针对水中气泡图像的特点，设计 了由反色，低通滤波和降低图像灰度级构成的预处理方法， 使用基于形态学理论的分水岭算法对气泡图像进行分割，较好地从掺气水流图像中提取出了气泡。 与常用的全局阈值法相比较，本研究方法具有精度高，能 自动分割粘连气泡的优点。 关键词：图像测量；水气两相流；气泡；分水岭分割算法 中图分类号：F830．5 文献标志码 ：A ImageSegmentationofBubbleBasedonW atershedAlgorithm SHAOJianbin ，CHEN Gang (1．FacultyofWaterResourcesandHydroelectricEngineering，Xi’anUniversityofTechnoloyg，Xi’an710048，China； 2．AnkangUniversity，Ankang725000，China) Abstract：Consideringopticalcharacteristicsofthebubbleinwater，anintegratedimagepreprocessing methodbasedonreversebrightnesscolor，low-passfilterandreducingthergayscaleresolutionarepro· posed，andthen，usingawatershedalgorithm basedonMorphologytheoryonbubbleimagesegmentation isusedtoextractthebubblebetterfrom theaeratedflow image．Comparedwiththeconventionalcontrast— basedsegmentationtechniquesinusingasingleglobalthreshold，thewatershedalgorithm hastheadvan- tageofhighaccuracyandcansegmenttheadheredbubbleautomatically． Keywords：imagemeasurement；water·airphaseflow；bubble；watershedsegmentationalgorithm 气泡广泛存在于水利、化工、核工业、船舰等各 同区域的相似型对图像进行分割，例如门限处理、区 个领域，其运动极为复杂，因而一直以来缺乏对其微 域生长、区域分离和聚合 。目前对于气泡图像的 观运动精确的测量手段。目前，多采用高速摄影获 分割，多采用二值化阈值分割，如迭代法 、最大类 取气泡图像，再利用图像处理方法得到气泡的尺寸、 间方差法_5J、最大直方 图熵阈值分割法 j、双层动 运动速度等参数 。由于气泡与水都是透明的， 态阈值分割法 j、基于灰度期望值的二值化算 水气交界面对光线的反射明暗层次多，拍摄得到的 法l。这些算法各有其优缺点，就总体而言，这类 气泡照片往往难 以区分水和气泡的边界，因而对气 算法都仅适用于前景与背景对比明显的图像。背投 泡的精确识别与分割是测量手段能否成功的难点和 光实验条件下得到的气泡图像 (见图 1)，利用阈值 关键。 分割法得到的分割效果较理想 (见图1(b))。而在 图像分割至今已经提出了上千种各种类型的算 对沸水中气泡对热传递的影响的研