买专利卖专利找龙图腾，真高效！ 查专利查商标用IPTOP,全免费！专利年费监控用IP管家,真方便！

龙图腾网恭喜天津工业大学申请的专利一种应用于气泡三维流场重建的改进MLEM方法获国家发明授权专利权，本发明授权专利权由国家知识产权局授予，授权公告号为：CN115457217B 。

龙图腾网通过国家知识产权局官网在2025-05-30发布的发明授权授权公告中获悉：该发明授权的专利申请号/专利号为：202211238599.3，技术领域涉及：G06T17/00；该发明授权一种应用于气泡三维流场重建的改进MLEM方法是由王红一;窦公成;宋丽梅设计研发完成，并于2022-10-11向国家知识产权局提交的专利申请。

本一种应用于气泡三维流场重建的改进MLEM方法在说明书摘要公布了：本发明属于气泡三维流场重建领域，涉及一种应用于气泡三维流场重建的改进MLEM方法法。本方法将多目视觉测量与改进的MLEM方法相结合，首先利用多台相机同步拍摄的多组标定板图像对多相机系统进行标定，将多相机的世界坐标系进行统一。然后利用多台相机对气泡流场进行同步拍摄，得到同一时刻多个角度的气泡图像。最后针对气泡流场背光照射的特点，改进MLEM方法中迭代初值的设定方法及迭代过程中的投影和反投影方法，实现了基于改进MLEM方法的气泡三维流场快速重建。本发明所设计的应用于气泡三维流场重建的改进MLEM方法，在提高了计算速度的同时，也提升了重建精度，可以广泛应用于气液两相流中气泡三维流场重建领域。

本发明授权一种应用于气泡三维流场重建的改进MLEM方法在权利要求书中公布了：1.一种应用于气泡三维流场重建的改进MLEM方法，其特征是，包括下列步骤：步骤1：将K台相机围绕拍摄目标放置，且处于同一水平面上，相机的整体拍摄角度小于180度；步骤2：在被拍摄的目标区域中放置棋盘格标定板，多次改变棋盘格标定板的位置，利用K台相机对棋盘格标定板进行同步拍摄，得到多组同一时刻K个角度的棋盘格标定板图像；步骤3：对各相机进行单目标定，获得各相机的内外参数信息；在标定时，计算机会获取每个相机拍摄的棋盘格图像的角点信息，而每个相机将其拍摄的最靠近左上角的棋盘格角点坐标定义为世界坐标的原点，棋盘格水平方向为X轴，棋盘格垂直方向为Y轴，垂直于棋盘格平面的方向为Z轴，以此为世界坐标系，计算外参时将以此世界坐标系为基准；由于标定过程中要改变棋盘格的位置，利用多张图像进行标定，因此，不同图像所对应的世界坐标也是不同的，计算得到的外参也不相同；为了让K台相机的世界坐标系具有统一的基准，以K台相机在某一时刻同步拍摄的标定图像为基准来计算各相机的外参；相机的内部参数表示相机坐标和像素坐标之间的关系，且只由相机本身决定，可以唯一确定；分别对各台相机进行单目标定，得到第n台相机的内参矩阵Mn、旋转矩阵Rn和平移向量Tn，此时各台相机的旋转矩阵和平移向量均是相对于同一位置的棋盘格标定板所确定的世界坐标系；步骤4：以相机1作为参考相机，利用步骤3中所得到的相机内外参数，计算其它相机与相机1之间的位置关系参数；对相机1和相机n进行双目标定，计算相机n相对于相机1的位置关系参数；假设空间中某一点为q，已知其世界坐标为qw，q点在相机1和相机n的相机坐标系下的坐标为q1＝R1·qw+T1公式1qn＝Rn·qw+Tn公式2由公式1和公式2，可得两个相机坐标q1和qn的关系为qn＝R1n·q1+T1n公式3其中， T1n＝Tn-R1n·T1公式5R1n和T1n分别是相机1和相机n之间的旋转矩阵和平移向量，即为所求的相机间位置关系参数；步骤5：以相机1的世界坐标系为基准，利用步骤4中所述的相机1和相机n的位置关系矩阵，将相机n的世界坐标系转换到相机1的世界坐标系中，则相机n的外参矩阵为 步骤6：世界坐标系Xw，Yw，Zw和像素坐标系u，v之间的关系如公式7所示； 其中，Zc是当前坐标点在相机坐标系的Z轴的坐标值；M是相机的内参矩阵，包括fx，fy，u0，v0，s,fx和fy表示相机在像素坐标系和相机坐标系之间转化的尺度因子，u0，v0是图像坐标系的原点在像素坐标系中的对应坐标，s为倾斜因子；N为相机外参矩阵，包括旋转矩阵R和平移向量T；MN为相机投影矩阵，矩阵维度为3×4；将步骤3计算得到的各相机的内参和步骤4计算得到的各相机的外参矩阵代入公式7，可以得到世界坐标系和各相机的像素坐标系之间的投影关系表达式，如公式8所示； 式中，un，vn是相机n的像素坐标系中的像素点坐标；Mn是相机n的内参矩阵；步骤7：在完成步骤6之后，保持相机的相对位置不动，在被拍摄区域中放置水箱，水箱中通入气泡，利用K台相机对气泡流场进行同步拍摄，得到同一时刻K个角度的气泡图像；步骤8：基于步骤7所采集到的K个角度气泡图像，对图像进行去噪和二值化处理，得到K个角度二值化后的气泡图像I1，I2，…，In，…，IK；步骤9：设置迭代重建方法的最大迭代次数Item和最小允许误差errormin；步骤10：将步骤6所述的公式7中的投影矩阵MN用公式9来表示； 其中，Cab为投影矩阵中的矩阵元素，a＝1，2，3，b＝1，2，3，4；则相机的世界坐标系到像素坐标系的投影关系，可表示为公式10所示的形式； 将三维空间区域按照世界坐标系的Zw轴进行分层，把三维空间区域看作是连续多层的二维图像，对已知的Zw层，其反投影计算公式如公式11所示； 将二维像素坐标u，v及当前层的Zw坐标代入反投影计算公式，可计算出像素坐标为u，v的点的在Zw层上对应点的Xw，Yw坐标；步骤11：基于步骤8处理后的K个角度的二值化图像，分别对每个角度二值化图像的二维像素坐标进行遍历，若当前二维坐标点u，v为气泡投影点，则根据公式11计算出由该二维像素坐标u，v反投影到待重构空间中每一层的三维坐标，即得到当前二维气泡图像反投影到待重构空间的三维反投影点；遍历结束后，将K个角度的二值化图像的所有三维反投影点取并集，构成三维反投影点集合步骤12：基于步骤11所述的三维反投影点集合，根据公式12对待重构空间的体素权重进行初始化； 其中，wj是第j个体素的权重因子，j＝1，2，3，...，H，H表示离散化模型中体素总数；假设第j个体素在待重构空间的世界坐标系的第τ层，则可以通过公式13初始化其体素强度xj； 其中，Lτ是气泡图像中第τ层上气泡像素点个数；是三维空间中第τ层上气泡反投影点的个数；步骤13：对待重构空间的体素进行遍历，判断每个体素的体素权重，若权重因子wj0，则根据步骤6所述的公式8分别计算出由当前体素的世界坐标Xw，Yw，Zw投影到第n个角度的图像上的像素坐标u，v，并将所有体素对第n个角度的投影图像上点u，v的贡献值进行累加，从而得到第n个角度的投影图像上坐标u，v处估计投影值tnu，v；设投影图像上的坐标点u，v是该图像上的第i个像素，则有 式中，代表第j个体素的投影点为第i个像素时的体素权重；i＝1，2，3，...，G，G表示二维像素的总个数；若权重因子wj0，则该点不进行投影，以减少计算量，提高迭代速度；步骤14：利用公式15计算所有角度的气泡图像和气泡估计投影图像的平均绝对误差MAE； 其中，Ini为步骤8处理后的第n个角度气泡图像的第i个像素点的像素值；tni为步骤13得到的第n个角度的气泡估计投影图像上第i个像素点的像素值；i＝1,2,3，...，G，G表示二维像素的总个数；步骤15：判断是否停止迭代；如果Δe小于errormin或者迭代次数大于Item，则停止迭代并输出由xj组成的三维体素矩阵X，X即为重建结果；否则，转至步骤16进行迭代更新；步骤16：以公式16所示的MLEM方法迭代公式作为更新准则，进行迭代更新运算； 其中，Ite为迭代次数；基于多角度图像的改进MLEM方法具体操作过程如下：根据公式17计算第n个角度下的气泡图像和气泡估计投影图像的第i个像素的像素值之比Δpni，Δpni＝Initni公式17再由公式18计算第j个体素的修正值Vj， 然后根据公式19更新第j个体素的体素强度， 对所有体素完成体素强度的更新后，转至步骤13，进行迭代计算。

如需购买、转让、实施、许可或投资类似专利技术，可联系本专利的申请人或专利权人天津工业大学，其通讯地址为：300387 天津市西青区宾水西道399号；或者联系龙图腾网官方客服，联系龙图腾网可拨打电话0551-65771310或微信搜索“龙图腾网”。