包含液體媒介中的湍流效應的圖像數據的處理的製作方法
2023-06-10 20:56:41
包含液體媒介中的湍流效應的圖像數據的處理的製作方法
【專利摘要】本發明涉及處理連續的數字圖像數據的方法，該數字圖像數據由浸入包含湍流現象的液體(如浸入核反應堆堆芯中的水)裡的攝像機所採集，該湍流現象引起圖像像素明顯位移的效果。該處理方法有利於包括：-對湍流影響圖像像素的效應建模，以及-通過時間平均圖像的建模解卷積。
【專利說明】包含液體媒介中的湍流效應的圖像數據的處理[0001 ] 本發明涉及數字圖像數據的處理。
[0002]尤其是，主要針對連續圖像(典型的是按拍攝順序排序)的處理。這些圖像數據由攝像機採集，且尤其是由浸入存在湍流的液體中的攝像機所採集。比如，這些湍流效應可能是由於液體媒介中存在的不均勻而引起，比如在溫度上存在局部差異。這樣的湍流現象引起圖像像素明顯位移的效果。比如，對應於圖像邊緣區域中的溫度局部差異就會引起湍流現象，已經證實所攝圖像的效果會受到圖像邊緣中的像素的明顯位移(相對於原始位置)的幹擾，這種位移隨著時間(以隨機方式)而變化。
[0003]這些變化的隨機特性使得難以(或甚至不可能)在處理圖像中從圖像中去除湍流的效應。
[0004]本發明旨在改善這種情況。為此目的，提供了適用於處理上述類型圖像數據的方法，尤其是，所述方法包括:
[0005]-對湍流影響圖像像素的效應建模，及，
[0006]-通過所述時間平均圖像的建模進行解卷積。
[0007]有利的是，確實已經觀察到有可能對湍流效應進行完美建模，但需要相對較長的時間。於是，圖像像素隨著時間的平均使得湍流效應「受到擠壓」。獲得均勻、柔和的圖像。為了使得圖像清晰，通過呈現湍流效應的模型對圖像進行解卷積處理。
[0008]當然，雖然假設攝像機拍攝的場景是固定的，但是在本說明書中稍後說明的一個實施方式涉及攝像機相對於靜態場景平移的情況。
[0009]在一有利的實施方式中，上述湍流效應的建模包括針對與湍流效應有關的平移矢量u進行概率密度模型h (U)的估算。尤其是，已經觀察到，採取特別有利的方式，對湍流影響圖像像素的效應的概率建模使得迄今隨機湍流建模的問題得到完美的解決。
[0010]有利建模的一個示例為指數衰減類型，且可由類型方程表示為矢量U的函數:
【權利要求】
1.用於處理連續數字圖像數據的方法，該數字圖像數據由浸入包含湍流現象的液體裡的攝像機採集，該湍流現象引起圖像像素的明顯位移，其特徵在於，所述方法包括: -對湍流影響圖像像素的效應建模，以及， -通過時間平均圖像的所述建模進行解卷積。
2.如權利要求1所述的方法，其特徵在於，所述建模包括對與湍流效應相關的平移矢量u的概率密度的模型進行估算。
3.如權利要求2所述的方法，其特徵在於，所述模型是指數衰減類型。
4.如權利要求3所述的方法，其特徵在於，所述模型Ku)由下列類型方程式表示為矢量u的函數: ^(u)=Aexp|_M| 其中； -O表不矢量U模的標準偏差， -A和B都是正的實常數。
5.如權利要求4所述的方法，其特徵在於，所述A= 3/π且B= W。
6.如上述權利要求中任一項所述的方法，其特徵在於，所述時間平均圖像通過對遺忘因子功率的平均加權進行估算，且隨著時間函數而遞減。`
7.如權利要求6所述的方法，其特徵在於，所述在時間η對具有矢量坐標χ的像素估算的平均圖像Ia (χ，η)可表示為: 1? (X，") = -^―k) a項是對應於遺忘因子的實數。
8.如上述權利要求中任一項所述的方法，其特徵在於，所述時間平均圖像是由遞歸時域濾波來估算的。
9.如權利要求8結合權利要求7所述的方法，其特徵在於，所述時域濾波的第η次輸出，對時間η來說，表示為If (χ，η)，且平均圖像Ia (χ, η)可由下列公式相聯繫:
If (X，n) = a If (χ，η_1) + (1_α ) I (χ，η)
l~a
10.如權利要求6、7和9中任一項所述的方法，其特徵在於，所述遺忘因子a選擇為等於 0.99。
11.如上述權利要求中任一項所述的方法，其特徵在於，所述解卷積包括線性空間濾波器的應用，其具有對應於所述建模的表達式。
12.如權利要求11所述的方法，其特徵在於，所述濾波是Wiener類型的。
13.如權利要求12結合權利要求2所述的方法，其特徵在於，所述空間濾波器在頻譜域中可表不為；
14.如權利要求13所述的方法，其特徵在於，所述空間濾波器可表示為: wtT(f)_ ul(f)+ms 其中，RBS項表示為某些參數的函數，該參數選擇為使得RBS項位於10_2和10_4之間的範圍中。
15.如權利要求13和14結合權利要求4中任一項所述的方法，其特徵在於，所述湍流h。(u)效應的概率密度的二維傅立葉變換H。(f)可表示為:
16.如權利要求15所述的方法，其特徵在於，所述二維傅立葉變換H。(f)可表示為:
17.如上述權利要求中任一項所述的方法，其中所述攝像機平移運動，其特徵在於，所述先前圖像的重新定位應用於當前圖像，用於估算平均圖像。
18.如權利要求17結合權利要求8所述的方法，其特徵在於，還包括利用重新定位和歸一化進行的時域濾波。
19.如權利要求18結合權利要求9所述的方法，其特徵在於，還包括如下步驟: -重新設定:
If (χ, I) = O N(x, I) = O, -遞歸時域濾波:
If (χ, η) = (l-α ) I (χ，η) + α If (χ+[ δ n,n_J，η-1), 其中
[δη』η-?] = ([ δ Xn』n-J，[ 5 Yn.n-J) 對應於行位移X和/或列位移I矢量，可四捨五入為在當前圖像η和先前圖像η-1之間最接近的整數，該矢量由攝像機的平移引起， -更新歸一化矩陣N:
20.電腦程式，包含當處理器(PROC)執行該程序時實施上述權利要求中任一項所述方法的指令。
21.用於處理圖像數據的裝置，包括用於處理連續數字圖像數據的輸入，該數字圖像數據由浸入包括湍流現象的液體裡的攝像機採集，該湍流現象引起圖像像素明顯平移的效果， 其特徵在於，還包括實施上述權利要求1-19中任一項所述方法的計算部件。
22.應用如權利要求1-19中任一項所述方法來處理由浸入核反應裝置水中的攝像機所採集的圖像數據，攝像機用於拍攝燃料元件組件，其特徵在於，所述應用至少包括: -根據所採集和所處理的圖像來確定燃料元件組件的狀態。
23.如權利要求22所述的應用，其特徵在於，還至少包括: -確定在所述所採集和所處理的圖像中的燃料元件組件的至少一個標識符。
24.如權利要求22和23中任一項所述的應用，其特徵在於，還包括: -測量在所述圖像中的燃料元件組件之間的間隔。
25.用於實施權利要求22 至24中任一項所述應用的設施，其特徵在於，包括至少一個攝像機和如權利要求21所述的一個裝置。
【文檔編號】G06T5/00GK103493094SQ201280006936
【公開日】2014年1月1日 申請日期:2012年1月9日 優先權日:2011年1月28日
【發明者】尼庫拉斯·保爾, 安託伊內·德奇拉茲 申請人:法國電力公司