由于研究水下气泡各种特性在科技前沿领域和民生领域诸多行业的重要性,关于水下气泡特性的研究从很早就有了。在最早19世纪70年代,就有两位科学家Johnson和Hsieh对水下单个气泡进行分析,并对其进行了数学运算。在此基础之上Morre对气泡的上升规律进一步更深入的分析,并对气泡整个上升过程中半径变化规律进行了一些探讨。而在1993年,另一位科学家在Morre的基础上对气泡半径和其上升过程的关系进行了研究,并给出了它们 之间的运动模型。其后,Stokes及Mendelson通过一系列运算推导得出了气泡上浮运动终速度的解析表达式;而Peebles 和Garber通过大量实验得到了终速度的经验表达式。73357
最近一些年来,很多中国学者也在吸取前人研究的经验同时,对气泡在水中的运动特点进行了大量的研究工作。蒋兴舟学者等通过观测和记录大量数据得出了舰艇尾流中气泡升腾运动和横向运动的数学模型,并通过该数学模型对各种直径的气泡进行了仿真实验,发现半径小于100微米的汽泡在尾流中能存在很长时间。蒋炎坤通过大量试验取得的数据对拟和对气泡上浮过程的加速阶段进行了简要的分析。程文通过实验对气泡上浮终速度与气泡大小的关系进行了仔细分析,并得到了两者关系的曲线。在分析实验数据过程中他发现气泡在某一个大小时,它的上浮终速度有极值。通过合理的数学分析,他给出了气泡整个运动状态的公式以及对某一数值的求解方法和公式的图形描叙。论文网
就目前来看,测水中气泡主要通过声学和光学手段来实现。声学测量水中气泡的方法,距今已经发展了40多年。声学测量方法有着自己独特的优点,但也有不少缺陷,最重要的就是容易受到测量环境的噪音干扰,测量精度不高,导致研究价值大为下降。而光学测量对采集设备要求很高,但环境的影响要小的多。
近年来摄影技术发展迅猛,从最早的纯光学采集到现在光电结合采集设备,人们得到的采集数据越来越精确清晰,对图像资料进行处理的方法也如泉涌般层出不穷。比如说,有的学者使用差影法和多重阈值去除噪声的办法对图片进行降噪处理。这种方法对图像的边界信息提供了很好的保护。还有研究人员对图像与背景分离进行研究,并得到了利用数字形态学与图像分割结合快速分离的方法。最近研究人员提出一种新概念,利用图像边缘变化明显的特点,使用排序的办法一一对图像边缘进行检测并提取信息,再对各边缘碎片信息按设定的次序拼接合并,从而得到完整图像的方法。
参 考 文 献
【1】孙春生,张晓晖等.测量水中微气泡尺度分布的图像处理.光电工程,2002
【2】曹瑞雪.海洋表层及次表层气泡测量及分析 中科院海洋研究所,2006.
【3】张建生,吕青等.高速摄影技术对水中气泡运动规律的研究.光子学报,2000
【4】林爱光,阴金香.化学工程基础 清华大学出版社,2008.
【5】章毓晋.计算机视觉教程人民邮电出版社.2011.
【6】刘志铭等 Visual C++程序开发范例宝典 人民邮电出版社 2015。
【7】景晓军 图像处理技术及其应用 国防工业出版社2005
【8】章毓晋.图像处理和分析教程.人民邮电出版社.2009.
【9】苏大图 光学测试技术 北京理工大学出版社 2010
【10】田金生,骆冠平 像增强器技术的最新进展 云光技术 2000