1。2  国内外研究概要

1。3  本课题的工作安排

    要想利用光学测量的方法，我们要依照下面的流程设计，对水下的由汽泡发生器产生的汽泡进行图像上的捕捉，并且结合之前的研究，设计出一整个测量与识别系统。但是该系统要求较高。所处理的图形数据需要满足精度较高，稳定的特点。

    首先，需要一个汽泡发生器，这个在我院的实验室中有具体的材料。针对水下汽泡的上升运动模型，大概探索出其产生上升破灭的规律，以求更好的掌握其运动情况。然后利用实验室中的摄像机进行图像的采集工作，录下汽泡的视频，然后截取好用的图案，放入电脑中，进行程序化的处理。最后，利用VC软件进行有关算子程序的设计，以处理图像等。

接下来是寻找好的摄影设备，以求获得高品质的汽泡图像，学者们在相关的设备的选择和改良上也进行了大量的工作。一般来说，摄像的设备需要选择能够有效捕捉汽泡在快速运动时的状态。在这个试验中，本人使用的是学校实验室中的摄像头进行拍摄。如图1。1为本次实验用到的主要装置，包含了立方体水缸，气泡发生器，大恒图像系列（水星（Mercury）系列MER-130-30UM USB2。0的CCD数字摄像机，抹布，清洁刷。其中，抹布可以用来控制气泡发生速率。

图1。1  实验的所有装置

在得到较好的视频后，再加以截图，选取出较为清晰，不那么模糊的画面，然后进行图像处理。学人们往往会进行图像增强，图像的分割等处理步骤，这些工序需要专业的设施以及算子。

比如说，有的学者利用差影法去除噪声，再用小波阈值去除噪声和中波阈值去除噪声的办法进行过滤。这样，图像的边角的信息就会加以凸显。与此同时也就很好的保护住了图像的细节部分。有的人使用了数学形态学以及图像分割相结合的办法处理了图像，并且取得了对图像和背景快速分离的目的。除此之外，也有的学者提出了一种新的概念，就是采用一种名为排序的方法对边缘进行检测与进一步处理，进而取出合适的边缘信息。最后对于不同的边缘检测的结果进行合并，然后通过计算机进行比对，最终的图案解决办法将得到实现。文献综述

总的说来，在图像的拍摄和采集，以及之后的电脑上的处理和算法，都已经有了比较成熟的研究，可以为我们设计出一么一个水下汽泡测量系统提供很多参考。

如上所述，我们要依照上面的流程设计，对水下的由汽泡发生器产生的汽泡进行图像上的捕捉，并且结合之前的研究，设计出一个测量系统。该系统对图像的具体要求取决与之后梯度算法的选择与运用。

2  利用CCD设备对水下气泡图像进行采集

2。1  营造水下环境

要想完成实验，营造一个模拟的水下环境就成了必不可少的先行工作。在本次研究中，我用到一个较大的立方体薄壁玻璃水缸，保证玻璃表面相对平整以便于拍摄高质量的图像，然后往水缸倒入尽可能多的水以便能有一个较长的观测时间。随后放入汽泡发生器，用准备好的整块方形抹布裹住发生器，使产生的气泡体积较大且数量趋于平稳以便于捕捉。完成这些工作之后，一个标准的水下环境就营造好了。

2。2  完成图像采集的工作流程

2。2。1  图像采集器件的简介

    目前，我们常用的光电成像器件有两种，一种是CCD器件，一种是CMOS器件。

CMOS是英文单词Complementary Metal Oxide Semiconductor的缩写，又称互补金属氧化物半导体图像传感器。CCD是英文单词Charge-couple Device的缩写，又称电荷耦合器件图像传感器。有关CCD的应用与CMOS的应用研究几乎是同时起步的。半导体的光电效应原理是互补金属氧化物半导体图像传感器与电荷耦合器件图像传感器的理论基础，而像素光生电荷读取方法的差异是二者的不同之处。CCD的集成范围在于半导体的单晶材料，相比于CMOS在半导体材料的金属氧化物上体现了二者的结构差异。也正是由于这种差异，CCD与CMOS展现了各自不同的特点。这些特点在我们的理论课上反复涉及。来*自-优=尔,论:文+网www.youerw.com