高速摄影下气泡体积测量：图像处理方法比较与精度评估

本文主要探讨了"基于高速摄影测量气泡体积的图像处理技术研究"，该研究聚焦于在鼓泡过滤装置中处理尺寸较大且可能存在显著形状变形的气泡体积测量。作者汤华鹏、温济铭和谷海峰分别来自中国核动力研究设计院核反应堆系统设计技术重点实验室和哈尔滨工程大学核安全与仿真技术国防重点学科实验室，他们共同提出了四种图像处理方法来计算这些复杂气泡的体积，包括等效直径法、椭球体积公式法、水平切片法以及自适应切片法。 等效直径法依赖于获取气泡的整体几何特征，如直径，但当气泡变形严重时，这些特征参数的精确度会受到影响，导致体积计算的准确性下降。椭球体积公式法同样面临这个问题，因为它需要气泡的精确几何模型，变形可能导致计算偏差。 水平切片法对于形状接近椭球的气泡表现良好，但在气泡对称轴偏离或气泡形状变为碟形时，其处理精度会显著降低，因为这种方法假设气泡是对称的。 自适应切片法则通过评估气泡的圆形度来判断其形状，然后根据气泡的对称轴确定切片方向，这使得它在处理不同形状的气泡时展现出更强的适用性，计算精度较高。这种方法能够适应气泡的变形情况，因此在处理变形较大的气泡时相对更为稳健。 为了验证这些图像处理方法的有效性，作者进行了气泡收集法的实验测量作为参考标准，将处理后的气泡体积与实验数据进行对比，以此来评价各方法的准确性。实验结果显示，自适应切片法在实际应用中表现出更好的性能，尤其是在处理非理想形状的气泡时。 本文的研究成果对于优化鼓泡过滤装置的监控和控制，以及提高气泡体积测量的精度具有重要意义，特别是在核科学技术领域，如核反应堆中的气泡监测，以及相关设备的设计和故障诊断中。整个研究采用了光学法和切片技术，结合高速摄影技术，为解决实际工程中的复杂气泡体积测量问题提供了新的思路和工具。该论文发表在《yykj》上，DOI为10.11991/yykj.201809012，有兴趣的读者可以访问网络出版地址http://kns.cnki.net/kcms/detail/23.1191.U.20181225.1753.004.html查阅原文。