专利名称：图像结冰探测方法
技术领域：
本发明涉及一种图像结冰探测方法，通过对物体表面的图像进行分析，以获得关于物体表面结冰状况的信息，包括是否结冰、结冰类型、结冰厚度和/或面积等。
背景技术：
在很多情况下，需要对物体的特定表面或部位的结冰状况进行探测和分析。例如在寒冷地区，需要对冬季公路路面的结冰状况进行监测，需要对风力发电机的叶片及部分转动部件的结冰状况进行探测，以及在飞机飞行过程中，对机体的多部位(如风挡、机翼尾翼前缘、发动机进气道等)的结冰现象进行监测，以避免结冰对飞行造成不利影响，防止结冰导致严重的飞行安全事故。需要注意的是，本申请中所涉及的词语“冰”应当包括各种冰、 霜及其混合物。迄今为止，人们已经提出了多种用于结冰探测的方法，从而可以采取相应的措施来避免结冰�：Φ姆⑸�。但是，这些已有的结冰探测的方法均存在各种缺陷和不足，从而极大地影响了其性能和适用范围。例如，较早的结冰探测方法包括放射线式、电导率式和差压式。其中，放射线式结冰探测方法会给人体健康带来很大的�：Γ绲悸适浇岜讲夥椒ǖ目煽啃越喜睿钛故剿玫淖爸玫奶寤洗螅峁贡冉细丛樱煊λ俣冉下�。此外，这几种结冰探测方法均只能给出结冰与否的定性探测结果，而不能给出关于结冰厚度和结冰速率的定量信息。现在广泛采用的是磁致伸缩振动筒式和压电膜片式结冰探测方法，它们均能够给出一定冰厚范围内结冰厚度和结冰速率的定量信息。但它们也各有一定的缺陷磁致伸缩振动筒式结冰探测方法的装置结构复杂、生产工艺要求高、校准困难，并且无法齐平保形地安装于曲面部位(如飞行器机翼尾翼前缘)；压电膜片式结冰探测方法所用的装置虽然体积、重量较�。芄灰欢ǔ潭壬鲜迪智娌课坏钠肫奖Ｐ伟沧埃涿舾胁牧系纳蠼涎希ひ战衔丛樱芭浔冉侠选＝昀矗芯咳嗽庇痔岢隽诵碌墓庀耸浇岜讲獾姆椒ǎ渚哂幸恍┩怀龅挠诺悖� 例如，探测灵敏度高、结构简单、可靠性高以及能够实现齐平保形安装等，同时也具备一定的对传统结冰类型(明冰、淞冰以及混合型冰)的识别能力。但是，光纤式结冰探测仍然具有几方面的缺陷首先，其无法实现对过冷大水滴结冰(Supercooled Large Droplet Icing，简称SLD)的探测；其次，其无法消除或完全消除结冰类型对定量分析的影响；此外， 其只能实现点探测，而无法对具有较大尺寸的面进行探测。对于过冷大水滴结冰的探测，现有技术中存在一些尝试。例如，在公开号为 US2002/0158768A1和US2004/0231410A1的美国专利和申请号为PCT/US012106的国际专利申请中，都公开了一种能够实现过冷大水滴结冰探测的装置。但是，这些探测器的核心传感和探测元件仍然采用磁致伸缩谐振式和压电式结冰传感器，因而也不可避免地具有前面提到的现有结冰探测器的共同缺陷。对于结冰类型的准确识别，虽然现有的探测器能够一定程度上实现对结冰类型的判断，但是其准确度均比较低。而要对结冰进行精确的定量分析，必须建立在对结冰类型准确识别的基础上。因为在现有的结冰探测装置中，不同厚度的冰可能因为其类型不同而对应于同一输出信号。
发明内容
本发明的目的在于提出一种新的图像结冰探测方法，其能够利用图像处理技术对冰层的图像进行处理，从而识别出不同结冰图像所包含的图像特征之间的差别，并且根据这些差别准确地识别出结冰种类并计算结冰的厚度等数据。根据本发明的一个方面，提出一种探测物体表面结冰状况的方法，包括以下步骤-获取待探测的物体表面的图像，-对所述图像进行分析，从而得到所述物体表面的结冰状况。通过上述技术方案，结冰状况的判定不再借助于简单的传感器信号，而是通过对整幅图像从多个方面进行综合性信息分析而得出，因而可以大大提高识别结冰种类的定性探测和探测冰层厚度、结冰速度和/或面积的定量探测的精确度。优选地，对所述图像进行分析包括-给所述图像标记与结冰状况相关的若干参数，-对所标记的参数进行计算，从而获得所述图像的特征因数，-根据所述特征因数得到所述物体表面的结冰状况。优选地，给所述图像标记参数的依据包括图像的特征。冰层中总是同时存在反射和散射两种效应，不同种类不同厚度的结冰其反射和散射效应都是不相同的，反映到冰层上的图像特征也各不相同。对不同图像特征进行区分可以很好地识别出其相应的反射和散射效应，并进而识别出相应的结冰状况。优选地，所述图像的特征包括亮度。优选地，所述参数标记通过对图像的灰度和/或色谱进行分析而进行。优选地，在给所述图像标记参数之前，先从所述图像上获取至少一部分待标记的像素点。取点既可以是均勻分布在整个图像上，从而减少需要处理的数据量，也可以根据需求对图像的不同区域进行区别，集中在重要区域取点，从而使得探测的结果更加具有针对性。优选地，给所述图像标记参数包括将所述图像与所述物体表面未结冰时的清洁图像进行对比，并将对比后的结果作为标记的依据。优选地，对所标记的参数进行计算的依据包括所标记的参数的大小和/或分布。优选地，采用统计的方法对所标记的参数进行计算。优选地，将所标记参数的范围划分为多个区间，并将所标记的参数在所述多个区间内的分布作为所述特征因数。优选地，可以计算所标记参数的方差和/或总和，并将其作为所述特征因数。优选地，将所述图像划分为多个区域，并对各个区域分别判断其结冰情况。这样可以使得多个区域的结果相互之间进行比较，以避免或减少探测的错误和误差。优选地，提供结冰状况数据库，用于和所述图像进行对比。
优选地，所述结冰状况数据库包括与各种结冰状况相对应的特征数据，通过将所述特征因数与所述特征数据进行对比，从而得到所述物体表面的结冰状况。优选地，所述数据库包括关于结冰种类、结冰厚度和/或结冰面积的数据。本发明的图像结冰探测方法可广泛应用于运输、电力设备、野外作业设备和制冷设备等多种领域的结冰探测，还特别适合于各种飞行器的结冰探测应用需求，实现不同功能和要求的结冰探测。
在对本发明的实施方式进行详细描述的过程中，将参照下列附图图1是用于本发明优选实施方式的图像结冰探测器中的图像获取系统的示意图；图2是用于本发明优选实施方式的图像结冰探测器中的图像处理系统的示意图；图3是用于本发明优选实施方式的另一种图像结冰探测器的示意图，其中显示了微观探测的布置方式；图4是用于本发明优选实施方式的又一种图像结冰探测器的示意图，其中显示了宏观探测的布置方式；图5是用于本发明优选实施方式的再一种图像结冰探测器的示意图，其中显示了探测器从冰层侧面进行探测的布置方式。
具体实施例方式下面将参照附图来对本发明的优选实施方式进行详细描述。用于本发明优选实施方式的图像结冰探测器主要包括图像获取系统和图像处理系统，前者用于从物体表面获取图像，然后由后者对所获取的表面图像进行计算和分析，从而最终得到物体表面的结冰状况。首先参照图1，其显示的是用于上述优选实施方式的图像结冰探测器的图像获取系统1-A。其中，图像获取系统I-A的核心部件是传像光纤束104，其能够在前端接收物体的表面图像，并将该表面图像沿着其中的光纤传输至与其后端相连的其它部件。传像光纤束 104本身的结构和原理已被相关领域的技术人员所熟知，并不属于本发明的范围。并且作为一个成熟的技术，传像光纤束已经在很多领域(例如胃窥镜)中得到了广泛的应用，因此这里不再赘述。而在本实施方式中采用传像光纤束104的优势在于，由于传像光纤束104能够实现对图像的高质量传播，因此可以将物体表面的图像完整地传输至远离物体表面的位置， 并最终由布置在远离物体表面位置的图像固定装置接收。这一优势对于某些特殊的应用来说是非常重要的。在一个例子中，对待探测的物体表面附近的空间尺寸有严格要求(例如飞行器的机翼)，此时只有满足尺寸条件的设备才被允许安装。而现有的成像设备很难满足这一尺寸要求，因而无法得到应用。但是通过传像光纤束，可以仅将尺寸非常小的传像光纤束的前端设置在物体表面(例如机翼)附近，而将其后端连接至位于远离机翼位置的成像设备上，例如位于机舱内部。这样，即使是现有的体积较大的成像(包括照相和摄像)设备也能得到应用。通过上述方法，在未对图像获取系统I-A进行小型化设计的情况下，即可实现与小型化设计相同的效果。而在另一个例子中，待探测的物体表面的环境比较恶劣。此时通过传像光纤束，可以使得成像设备远离物体表面而设置，而在物体表面附近仅保留传像光纤束。由于传像光纤束本身结构简单，不容易发生损坏，因此可以方便地适用于各种探测环境，并且可以保护对相对易损坏的成像设备。在实际应用中，所采用的传像光纤的尺寸、光纤数量以及光纤束的排列模式，可以根据不同应用场合和具体实施而合理地确定。本实施例中不再进行详细的描述。聚焦镜头102连接在传像光纤束104的前端，用于从物体表面接收图像。其种类可以根据应用形式的不同而合适地选择，例如下文将描述的，在近距离的微观探测中，传像光纤束104的头部非�？拷锾灞砻妫耸本劢咕低�102需要选用微距镜头；而在远距离的宏观探测中，聚焦镜头102就需要选用长焦镜头或是鱼眼广角镜头。在聚焦镜头102的前端还可以设置有保护镜101，以保护聚焦镜头102免受外界环境的损害，例如，避免位于物体表面的高速气流中携带的砂尘的磨损。在传像光纤束104后端，依次串联有在本实施方式中用作图像固定装置的耦合镜头107和图像传感器108。其中，耦合镜头107能够将由聚焦镜头102汇聚并经由传像光纤束104传输的图像传输给图像传感器108，并最终由图像传感器108转换为可供数字系统识别的图像信息，以供其后连接的图像处理系统(图1中未显示)进行分析。图像传感器 108可以根据实际情况包括例如CXD型或是CMOS型图像传感器，也可以包括红外和/或紫外图像传感器，从而对物体表面图像中的红外线和/或紫外线进行探测。此外，还可以在传像光纤束104的前端附近设置电磁波发射装置115，用于向物体表面发射一定功率和一定波段的电磁波，包括可见光000-760纳米)、红外线(760纳米至 1000微米)和/或紫外线(1至400纳米)等，以及它们的组合，以实现主动探测。其优势不仅在于可以克服环境光不足时给探测带来的不利影响，还能根据探测需要选用某些特定波段的电磁波作为探测源，从而特别适用于探测特定类型和特定厚度范围的冰。此外，也可以实现复合探测，使得在某些应用中所针对的图像信息更为丰富。当然，本领域技术人员能够理解的是，探测并不一定要借助主动信号源，自然光等环境光在很多应用中就足以满足探测的要求。并且在有些应用中，主动信号源也不需要故意添加，而是可以利用物体表面附近已有的设备，例如在飞行器应用中，可以利用飞行器表面的信号灯作为主动信号源同时，通过设置在保护镜101和图像传感器108之间的滤光片(图中未显示)，可以有选择地获得不同光谱的图像信息。进一步地，为了确保探测的顺利进行，还可以在保护镜101和聚焦镜头102的附近设置防冰和/或除冰装置，例如设置在迎风面上的遮挡(图中未显示)和/或微型电加热器112，以避免和/或消除在保护镜101等上形成的冰，从而排除对探测结果的影响。还可以设置额外的温度传感器111，一方面可以防止加热温度过高而损坏物体表面或传像光纤， 另一方面温度是对结冰状况进行分析的重要参考。图像获取系统I-A还包括一些其它的附属部件，例如保护传像光纤束104等的柔性保护接头105、保护套106，和连接电磁波发射装置115的连接线116，以及设备工作所需的电源线和控制信号线等，均不再进行详述。
下面参照图2，其显示的是用于本发明的优选实施方式的图像结冰探测器的控制部分。如图2所示，控制部分主要包括图像处理系统2-A、温度测控系统2-B、光源控制系统 2-C以及中央微处理器2-D。其中，图像处理系统2-A包括二部分结冰预警单元201、结冰分析单元202和结冰状况数据库203。结冰预警单元201专门针对结冰初始期的图像信息处理，其可以采用高速图像处理电子系统技术，能在结冰初始期快速地获得结冰状况信息，并给出开始发生结冰的报警信号。如果配合探头一起使用，其中探头的形状经过特殊设计使其比待探测的物体表面更容易结冰，还能达到在物体表面开始结冰之前即提前进行预警的效果。结冰预警单元201的工作过程为，在接收到由图像固定装置传输的图像信息后， 将其与结冰状况数据库203中储存的未结冰时的清洁无冰图像进行对比，以对是否结冰做出判断。其具体的判断过程可参考下面对于结冰分析单元202的描述。结冰分析单元202在时间上与结冰预警单元201并行地工作，能够对物体表面的具体结冰状况(结冰种类、结冰厚度和/或结冰面积)做出定性和定量分析，其大致包括参数标记�？�、计算�？楹团卸夏？�(图中均未显示)。在接收到由图像固定装置传输的图像信息后，结冰分析单元202首先通过参数标记�？槎酝枷窠胁问昙�。所用的标记方式可以包括灰度处理和色谱分析处理，分别通过灰度分析�？楹蜕追治瞿？槭迪郑渲校追治龃碇杏挚砂ú捎玫ド蚨嘀盅丈�(例如三基色)进行分析。并且，标记既可以针对图像的所有像素点进行，也可以通过取点�？榇又醒∪∪舾筛鱿袼氐憬校箍梢栽谕枷裰醒∪《喔銮虿⑶蟮妹扛銮虻钠骄担庵饕【鲇谔讲饩群退俣鹊囊蟆Ｔ谕瓿啥员砻嫱枷竦牟问昙呛螅昙腔竦玫牟问淮渲良扑隳？�。计算�？榈淖饔迷谟冢ü越邮盏降谋昙遣问屑扑悖纱说贸龅鼻氨砻嫱枷袼杂Φ奶卣饕蚴怨┖笮呐卸夏？榻溆虢岜纯鍪菘�203中的特征数据进行对比。所采用的计算方法例如可以包括统计，具体来说，可以根据事先确定的标准将标记�？榻胁问昙堑娜≈捣段Щ治舾筛銮洌缓笸臣瞥鏊斜昙遣问淙敫鞲銮涞拇问⒔贸銎渌季莸陌俜直�。在这一例子中，是标记参数在各个区间中的分布即为该物体表面图像所对应的特征因数。当然，本领域技术人员很容易想到，区间的划分可以根据试验结果而采取不均勻的方式。当然，上述方法只是可行的计算方法中较为简单的一种，具体实施时可以采取更加复杂的计算方法，以求获得更加精确的特征因数。这在后面的说明中也会进一步提到。判断�？榈淖饔萌缜拔乃觯糜诮扑慊竦玫奶卣饕蚴虢岜纯鍪菘�203 中的已有特征数据进行对比，从而找到与当前特征因数最接近的特征数据。该特征数据所对应的结冰状况(包括结冰种类、结冰厚度和/或结冰面积等)即可认为是物体表面的当前结冰状况。当然，在判断的过程中还可以引入新的参考量，例如由温度传感器111获得的环境温度。结冰状况数据库203是通过大量模拟试验以及对实际探测结果进行处理和分类而获得的。其中可以包括若干条数据，每条数据都包括一种特定结冰状况的信息(结冰种类、结冰厚度和/或结冰面积等)以及与该结冰状况对应的特征数据，以供判断�？榻卣魇萦爰扑慊竦玫奶卣饕蚴卸员榷玫剿杂Φ慕岜纯�。为了更好地理解本发明的内容，下面将就本发明的工作原理进行简单的说明。无论是在可见光、红外波段还是紫外波段内，冰层的光学特性(冰层-空气界面反射、冰层内的散射以及吸收等)都随着结冰状况的改变而呈现出不同，从而形成差异明显的结冰图像。结冰与没有结冰的图像，不同种类不同厚度结冰之间的图像的差别是非常明显的。在考察结冰种类时，可以考察图像的特性例如各个像素亮度值(包括灰度亮度和三基色亮度)的均勻性。当结冰为明冰时，由于冰层内部近似于透明，因此冰层和空气界面上反射的电磁波能够以较大的强度被传像光纤束所接收，因此图像像素的亮度值较大且均勻。当结冰为凇冰时，由于冰层内夹杂空气泡，反射效应大为降低，散射效应较强，因此图像像素亮度值较低且分布不均。而混合型冰则介于上述两种情况之间在考察结冰厚度时，也同样可以考察冰层的亮度。因为，当确定了结冰类型以后， 在一定结冰厚度范围内，结冰厚度愈厚，则图像像素点的亮度也愈大。下面将通过两个例子来对结冰分析单元202的整个工作过程进行描述，以便更加清楚地了解其工作原理及优点。在第一个例子中，在接收到图像固定装置传输的图像时，结冰分析单元202中的取点�？槭紫雀菔孪热范ǖ墓嬖虼由涎∪∪舾筛鱿袼氐�(例如N个)。所谓的规则是指取点可以只在图像的特定区域中进行，也可以在某些区域选取得相对密集而在其它区域选取得相对稀疏等等。然后，由参数标记�？橥ü枷翊砹煊蛑械某Ｓ萌砑悦扛鲅∪〉南袼氐憬腥治觯直鸬玫矫扛鱿袼氐娜担佣瓿刹问昙恰Ｒ园宋坏奈⒋砥飨低澄鞲龌娜≈捣段Ь�0-255之间。标记完成的三基色值被传输至计算�？�。首先根据事先划分好的三基色取值区间将每个点归入其对应的区间中。每种三基色值的划分可以根据需要进行，例如将红光、绿光和蓝光分别均勻或不均勻地划分为P、q和r个段，从而一共形成了 K = PXqXr个三基色值区间。然后统计出落入各个区间的点的数目叫、n2、n3……ηκ以及占总点数N的百分比 m^ m2> m3......mK。该点的数目In1, n2, n3... ηκ}或者百分比{
Xl， -^-2， * * * χκ}即用作与当前表
面图像相对应的特征因数。最后通过判断�？榻扑慊竦玫奶卣饕蚴虢岜纯鍪菘�203中存有的特征数据进行对比，从而选定在数据库中与目前的结冰状况最接近的一条数据，并以该条数据中所包含的结冰状况的信息(结冰种类、结冰厚度和/或结冰面积等)作为物体表面的当前结冰状况。而在第二个例子中，参数标记�？楹团卸夏？榈墓ぷ鞴滩⑽尢笄穑窃诩扑隳？橹腥床捎昧瞬煌募扑惴椒�。在考察结冰种类时，可采用像素亮度值的方差来作为判断的特征因数，这样可以更加明显地看出亮度的分布；而在考察冰层厚度时，可将所有像素点亮度值的总和作为最终的特征因数。通过将计算获得的所有像素点亮度值的方差和总和与结冰状况数据库203 中的已有特征数据进行对比，即可方便地得到结冰厚度大小的定量探测结果。此外，虽然没有仔细说明，但是本领域技术人员可以想到，上述探测器和探测方法也可以实现对侧面观察到的冰层厚度的直接识别求解。如图5所示，通过对图像中灰度和颜色等进行识别，可以清楚地区分出结冰区域和物体表面区域，并且通过对结冰图像进行分析，选取多个测量点求出其冰层厚度的平均值，也可以很容易地求出整个冰层的厚度。除了上述实施例以外，本领域技术人员还可以想到其它改进措施，以进一步提高性能。例如，可以在获得各个点的灰度和/或色谱值后，不是直接以其进行计算，而是将其与清洁无冰图像中的灰度和/或色谱值进行对比后，以其差值作为后续计算判断的标记参数；还可以将物体表面分为若干个区域，然后针对每一个区域都分别独立计算判断，以使各区域的判断结果相互印证，从而降低探测的误差。
下面将对除了图像处理系统2-A以外的功能单元进行简单描述，其中，这些功能单元均可采用现有技术中已有的方案，不属于本发明的内容。温度测控系统2-B能够获取温度传感器111的温度信号，并将温度信号与设定的温度值相比较，从而作为加热器112工作的控制基础。并且也可以将温度值传输给判断�？椋魑卸系鼻敖岜纯龅牟慰剂�。光源控制单元2-C控制电磁波发射装置115的工作，即对电磁波种类、发射时间和发射功率等进行控制。电磁波发射装置115可以连续工作，也可以规律或不规律地间断工作。在规律的间断工作状态下，电磁波的发射频率可以选为l-20Hz，这既可和图像获取系统协调工作，又能保证有足够快的探测速度。在非连续的工作状态下，可以通过中央微处理器2-D对光源控制单元2-C和图像处理系统2-A的工作进行协调，使得仅在电磁波发射装置115工作时，图像处理系统2-A才进行工作。中央微处理器2-D可以实现对图像处理系统2-A、温度测控系统2-B以及光源控制单元2-C的控制和相互之间的信息交换，从而实现各单元的功能。下面将参照图3和4，以飞行器的结冰探测为例，说明根据本发明的结冰探测方法的两种应用方式。其中，探测器的内部结构与前一实施方式的结构大致相同，因此不再重
Μ. ο根据本发明的结冰探测方法可以用于对物体表面较小区域的结冰状况进行微观探测。例如图3所示，图像获取系统的前端110埋在飞行器表面中，并且朝向外侧，传像光纤束在保护套106中从前端110引出并延伸至远离该前端的图像处理系统(图中未显示)。 在该应用中，聚焦镜头选用的是微距镜头，所能获取的图像仅限于前端所对准的非常有限的面积。但是由于距离非常近，因此可以实现对冰层内部图像的微观探测，所获取的图像信息的精确度非常高。随之求得的单位时间内结冰厚度的增加量即结冰速率也相应地更加精确。需要补充说明的是，在此布置方式下，探测器前端结冰不可避免，否则将无法实现结冰探测。但是此时，仍然可以设置除冰装置，以用于探测器的复位。根据本发明的结冰探测方法还可以用于对物体表面较大区域的结冰状况进行宏观探测。如图4所示，探测器安装于飞行器的垂尾上，并斜对着尾翼表面。在该应用中，聚焦镜头选用长焦镜头或是鱼眼广角镜头，并且通过调整镜头的参数，可以实现对整个需要进行结冰探测的表面区域(例如，图中所示为a-b-c-d的矩形区域)均获取清晰的图像。在此布置方式下，探测器前端不能存在结冰，否则将无法获取待探测的物体表面的结冰图像。此时，防冰除冰装置的设置就显得非常重要。并且由于传像光纤束是耐高温的玻璃光纤或石英光纤，故只要加热装置的温度不是太高，就不会损坏探测器。
这种针对物体表面较大区域的探测形式虽然在对局部点进行探测上精度较前一种形式低，但是可以实现对整个区域范围的整体探测。从这一角度来说，又能提高对结冰状况的总体分析精度。因为冰层分布的不均勻可能造成点探测的结果并不能代表整体的结冰状况，使得依据几个特定点得出的结论偏离实际情况。除此以外，这种宏观探测形式在某些特殊的应用中还能产生特殊的技术效果，例如实现对由过冷大水滴形成的“后流冰”的探测。这对于飞行器等领域的结冰探测来说，具
有非常重要的意义。所谓的过冷大水滴是指中位容积直径范围超过50微米的过冷水滴。由于过冷大水滴具有较大的质量，因此在结冰之前需要放出大量的潜热。其在接触例如飞行器表面后的一段时间内仍然保持液体状态，不会发生结冰，只有当液体的潜热完全释放出来后，结冰才会发生在沿气流方向向后一定距离的表面上。因此，在“后流冰”的情况下，会出现在例如飞行器机翼和尾翼的前缘部位没有结冰，而在前缘之后的非防护部位发生结冰的特殊情况。根据传统的探测方法，如果要探测这种结冰，需要在较大的部位上设置很多结冰探测器单元。这样，不仅要求有大的安装空间，还会对物体表面的结构造成破坏，并且设置多个结冰探测器单元也会显著增加成本。而如果采用对物体表面较大区域的结冰状况进行宏观探测的上述设置，则可以轻易地实现对“后流冰”的探测。所要做的仅仅是修改计算�？橹兴惴�(例如将待探测的物体表面沿气流方向分区，并对每一区域分别计算)，使之能够实现对物体表面上沿着气流方向前一段没有结冰，而后一段结冰的情况进行识别，就可以实现后流冰探测。以上描述的是本发明的优选实施方式。但是应当理解的是，本领域技术人员在阅读了上述说明后，能够很容易想到其它实现本发明的具体方式，而这些具体方式是显而易见的。发明人预期本领域技术人员可以实施合适的改变，并且这些变化都应当被包括在由权利要求书所限定的保护范围中。
权利要求
1.一种探测物体表面结冰状况的方法，包括以下步骤-获取待探测的物体表面的图像，-对所述图像进行分析，从而得到所述物体表面的结冰状况。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，对所述图像进行分析包括-给所述图像标记与结冰状况相关的若干参数，-对所标记的参数进行计算，从而获得所述图像的特征因数，-根据所述特征因数得到所述物体表面的结冰状况。
3.如权利要求1或2所述的方法，其特征在于，给所述图像标记参数的依据包括图像的特征。
4.如权利要求3所述的方法，其特征在于，所述图像的特征包括亮度。
5.如上述任一项权利要求所述的方法，其特征在于，所述参数标记通过对图像的灰度和/或色谱进行分析而进行。
6.如上述任一项权利要求所述的方法，其特征在于，在给所述图像标记参数之前，先从所述图像上获取至少一部分待标记的像素点。
7.如上述任一项权利要求所述的方法，其特征在于，给所述图像标记参数包括将所述图像与所述物体表面未结冰时的清洁图像进行对比，并将对比后的结果作为标记的依据。
8.如上述任一项权利要求所述的方法，其特征在于，对所标记的参数进行计算的依据包括所标记的参数的大小和/或分布。
9.如上述任一项权利要求所述的方法，其特征在于，采用统计的方法对所标记的参数进行计算。
10.如权利要求9所述的方法，其特征在于，将所标记参数的范围划分为多个区间，并将所标记的参数在所述多个区间内的分布作为所述特征因数。
11.如权利要求9所述的方法，其特征在于，计算所标记参数的方差和/或总和，并将其作为所述特征因数。
12.如上述任一项权利要求所述的方法，其特征在于，将所述图像划分为多个区域，并对各个区域分别判断其结冰情况。
13.如上述任一项权利要求所述的方法，其特征在于，提供结冰状况数据库003)，用于和所述图像进行对比。
14.如权利要求13所述的方法，其特征在于，所述结冰状况数据库(203)包括与各种结冰状况相对应的特征数据，通过将所述特征因数与所述特征数据进行对比，从而得到所述物体表面的结冰状况。
15.如权利要求13所述的方法，其特征在于，所述数据库包括关于结冰种类、结冰厚度和/或结冰面积的数据。
全文摘要
一种探测物体表面结冰状况的方法，包括以下步骤获取待探测的物体表面的图像，对所述图像进行分析，从而得到所述物体表面的结冰状况。该探测方法简单可靠，可以有效地对结冰的种类进行识别，从而显著提高结冰探测的准确度，并且能够实现对整个物体表面同时进行探测，此外还能探测过冷大水滴的结冰情况。
文档编号G01B11/00GK102313512SQ20101021937
公开日2012年1月11日 申请日期2010年7月2日 优先权日2010年7月2日
发明者冯丽娟, 刘铁军, 叶林, 周峰, 张淼, 葛俊峰, 陈迎春 申请人:中国商用飞机有限责任公司, 中国商用飞机有限责任公司上海飞机设计研究院, 华中科技大学
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