本發(fā)明屬于圖像識別技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種電極燒蝕顆粒分布測量方法。

背景技術(shù)：

氣體火花開關(guān)是脈沖功率裝置的關(guān)鍵部件之一，在核聚變、粒子加速器、電真空器件等領(lǐng)域具有重要應(yīng)用價值。氣體火花開關(guān)在高氣壓、大電流條件下工作時在電極表面會出現(xiàn)較為的燒蝕現(xiàn)象，而燒蝕產(chǎn)生的濺射顆粒是影響開關(guān)工作性能的關(guān)鍵因素之一。由于電極燒蝕產(chǎn)生的濺射顆粒密布在電極表面，且尺寸大多在微米量級，難以分辨。目前，大多利用掃描電子顯微鏡、激光共聚焦等光學成像分析技術(shù)，只能獲得對濺射顆粒的定性微觀描述，而對電極表面顆粒的數(shù)量、尺寸、空間分布缺乏量化分析手段。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種電極燒蝕顆粒分布測量方法。

本發(fā)明的電極燒蝕顆粒分布測量方法，其特點是，所述的測量方法包括以下步驟：

a.獲得電極燒蝕顆粒圖像，并命名為待測表面圖像；

b.從待測表面圖像中提取高度數(shù)據(jù)，對超出表面高度范圍的點進行標記，確定待測表面邊界；

c.根據(jù)待測表面邊界的幾何形狀，生成顆粒統(tǒng)計網(wǎng)格，網(wǎng)格單元數(shù)為N；

d.計算顆粒統(tǒng)計網(wǎng)格單元的表面平均高度hm₁、hm₂……h(huán)m_N和表面最高高度hmax₁、hmax₂……h(huán)max_N；

e.計算顆粒統(tǒng)計網(wǎng)格單元的高度差Δh₁=hmax₁-hm₁、Δh₂=hmax₂-hm₂……Δh_N=hmax_N-hm_N，分別計算Δh₁、Δh₂……Δh_N與待測表面標準高度差h_ref的差值，若差值大于0，則存在顆粒；

f.對存在顆粒的顆粒統(tǒng)計網(wǎng)格單元進行分析，獲得電極燒蝕顆粒的空間位置分布和高度尺寸分布結(jié)果。

所述的步驟c中的顆粒統(tǒng)計網(wǎng)格為極坐標網(wǎng)格。

本發(fā)明電極燒蝕顆粒分布測量方法基本原理為：通過提取電極燒蝕顆粒圖像中高度數(shù)據(jù)，在待測表面生成顆粒統(tǒng)計網(wǎng)格，通過計算顆粒統(tǒng)計網(wǎng)格單元的表面平均高度和表面最高高度，并將其高度差與待測表面標準高度差進行比較，若差值大于0，則網(wǎng)格單元內(nèi)存在顆粒。

本發(fā)明的電極燒蝕顆粒分布測量方法通過計算整個待測表面高度數(shù)據(jù)，可以獲得電極燒蝕顆粒空間位置分布和高度尺寸分布結(jié)果，可以為氣體火花開關(guān)優(yōu)化設(shè)計提供量化的分析數(shù)據(jù)，具有重要的工程應(yīng)用價值。

附圖說明

圖1為本發(fā)明的電極燒蝕顆粒分布測量方法獲得的放電1000次后的待測表面圖像；

圖2為本發(fā)明的電極燒蝕顆粒分布測量方法獲得的未放電的待測表面圖像；

圖3為實施例1獲得的待測表面電極燒蝕顆粒的空間位置分布。

具體實施方式

下面結(jié)合附圖和實施例詳細說明本發(fā)明。

本發(fā)明的電極燒蝕顆粒分布測量方法包括以下步驟：

a.獲得電極燒蝕顆粒圖像，并命名為待測表面圖像；

b.從待測表面圖像中提取高度數(shù)據(jù)，對超出表面高度范圍的點進行標記，確定待測表面邊界；

c.根據(jù)待測表面邊界的幾何形狀，生成顆粒統(tǒng)計網(wǎng)格，網(wǎng)格單元數(shù)為N；

d.計算顆粒統(tǒng)計網(wǎng)格單元的表面平均高度hm₁、hm₂……h(huán)m_N和表面最高高度hmax₁、hmax₂……h(huán)max_N；

e.計算顆粒統(tǒng)計網(wǎng)格單元的高度差Δh₁=hmax₁-hm₁、Δh₂=hmax₂-hm₂……Δh_N=hmax_N-hm_N，分別計算Δh₁、Δh₂……Δh_N與待測表面標準高度差h_ref的差值，若差值大于0，則存在顆粒；

f.對存在顆粒的顆粒統(tǒng)計網(wǎng)格單元進行分析，獲得電極燒蝕顆粒的空間位置分布和高度尺寸分布結(jié)果。

所述的步驟c中的顆粒統(tǒng)計網(wǎng)格為極坐標網(wǎng)格。

實施例1

本實施例的具體操作步驟如下：

獲得放電1000次后的待測表面圖像，提取其表面高度數(shù)據(jù)，并對待測表面范圍以外的區(qū)域標記其高度為NaN (not-a-number)，以確定待測表面的邊界；具體的邊界確定過程為：遍歷圖像的所有像素點，得到非NaN（環(huán)形區(qū)域）點中橫縱方向的邊界坐標x1、x2、x3、x4和y1、y2、y3、y4，如圖1所示。計算待測表面圓心橫縱坐標分別為x0=(x1+x2+x3+x4)/4和y0=(y1+y2+y3+y4)/4，內(nèi)外半徑分別為rin=(y3-y2+x3-x2)/4和rout=(y4-y1+x4-x1)/4。

根據(jù)和將待測表面笛卡爾坐標轉(zhuǎn)換為極坐標，其中、。以待測表面圓心為中心，取周向和徑向步長分別為dθ=π/180、dr=10μm，其中徑向步長根據(jù)待測表面上最大顆粒尺寸來確定，建立環(huán)形顆粒統(tǒng)計極坐標網(wǎng)格；

計算顆粒統(tǒng)計網(wǎng)格單元的表面平均高度hm1、hm2……h(huán)mN和表面最高高度hmax1、hmax2……h(huán)maxN；

計算顆粒統(tǒng)計網(wǎng)格單元的高度差Δh1=hmax1-hm1、Δh2=hmax2-hm2……ΔhN=hmaxN-hmN，分別計算Δh1、Δh2……ΔhN與待測表面標準高度差href的差值，若差值大于0，則存在顆粒。其中待測表面標準高度差href一般取為未放電的待測表面粗糙度，如圖2所示。

對存在顆粒的顆粒統(tǒng)計網(wǎng)格單元進行分析，獲得電極燒蝕顆粒的空間位置分布和高度尺寸分布結(jié)果如表1和圖3所示。

本實施例中，提取放電1000次后的待測表面圖像的高度數(shù)據(jù)，根據(jù)待測表面邊界的幾何形狀生成顆粒統(tǒng)計網(wǎng)格，對顆粒統(tǒng)計網(wǎng)格單元內(nèi)是否存在顆粒進行判斷，獲得待測表面電極燒蝕顆粒的空間位置分布和高度尺寸分布結(jié)果，與已有認識相符，從而驗證了本發(fā)明提出的一種電極燒蝕顆粒分布測量方法的正確性。

本發(fā)明不局限于上述具體實施方式，所屬技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員從上述構(gòu)思出發(fā)，不經(jīng)過創(chuàng)造性的勞動，所作出的種種變換，均落在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。

表1