第22卷 第3期
2016年6月
燃 烧 科 学 与 技 术 Journal of Combustion Science and Technology V ol.22 No.3Jun. 2016
收稿日期：2015-02-14．
基金项目：国家自然科学基金资助项目(51376004)；陕西省自然科学基金资助项目(2014JQ7267)；教育部留学回国人员科研启动基金
资助项目．
作者简介：张 猛（1988— ），男，博士研究生，zhangmeng.hi@https://www.doczj.com/doc/6d2557172.html, ．
通讯作者：王金华，男，博士，副教授，jinhuawang@https://www.doczj.com/doc/6d2557172.html, ．
自适应阈值二值法提取湍流火焰前锋面结构
张 猛1，王金华1，俞森彬1，金 武1，黄佐华1，雍宏巍2，孟德宇2
(1. 西安交通大学动力工程多相流国家重点实验室，西安 710049；
2. 西安交通大学数理统计学院，西安 710049)
摘 要：采用局部自适应阈值的二值方法，提取预混湍流火焰前锋面结构，介绍了其算法原理，自适应阈值法结合图像全局信息，根据局部像素信息选取当地阈值二值化图像，并利用种子生长法除噪，得到清晰的火焰边界．在不同压力条件下，对比甲烷/空气预混湍流火焰OH-PLIF 图片利用本算法和传统二值方法以及Matlab 自带边缘提取算法的处理结果．结果表明，当图像对比度不均匀或边界模糊时，传统二值法和Matlab 自带边缘算法出现严重噪声，导致火焰前锋面无法分辨，而本方法仍能得到清晰连续的火焰前锋面．
关键词：自适应阈值；二值法；预混湍流火焰；火焰前锋面结构
中图分类号：TK16 文献标志码：A 文章编号：1006-8740(2016)03-0212-06 Flame Front Tracking of Turbulent Premixed Flames Using Adaptive Threshold Binarization
Zhang Meng 1，Wang Jinhua 1，Yu Senbin 1，Jin Wu 1，Huang Zuohua 1，Yong Hongwei 2，Meng Deyu 2
(1．State Key Laboratory of Multiphase Flow in Power Engineering ，Xi′an Jiaotong University ，Xi′an 710049，China ；
2．School of Mathematics and Statistics ，Xi′an Jiaotong University ，Xi′an 710049，China ) Abstract ：Adaptive threshold binarization was utilized to track the turbulent flame front and its algorithm was intro-duced in this paper ．The image intensity histogram combined ，local threshold was selected based on local pixel inten-sity ．And noise was eliminated by seed-mediated growth to obtain the legible flame front ．The processing results of CH 4/air flame image by the proposed method ，traditional binarization and the front tracking of Matlab software under different ambient pressure were compared ．Results show that the flame fronts are seriously vague using the traditional binarization and the front tracking of Matlab when the signal-to-noise ratio is low ，while continuous flame front can still be acquired by the proposed method.
Keywords ：adaptive threshold ；binarization ；turbulent premixed flame ；flame front structure 根据经典湍流燃烧模式理论[1]，燃气轮机、航空
发动机、火花点火内燃机燃烧室内的湍流燃烧主要位
于火焰片模式．该模式下，火焰厚度小于湍流积分尺
度，燃烧化学反应集中在火焰前锋面薄层中，湍流扰
动不会进入火焰面内部，只是扰动火焰面，现象上表
现为褶皱火焰前锋面．定量测量和表征湍流火焰前
锋面褶皱结构对于研究湍流与燃烧相互作用规律、构建和验证湍流燃烧模型、设计和优化燃烧器具有重要的指导意义[2]．随着激光测试技术的日臻成熟，已成为探测流动、燃烧以及化学反应过程的主要手段，其中燃烧激光诊断主要包括激光诱导荧光(pla na r la ser induced fluorescence ，PLIF )[3]和激光层析[4]．OH 是燃烧化学反应过程的中间产物，利用OH-PLIF 可以得到OH 基分布图像，其分布边界通常被作为火焰前锋DOI 10.11715/rskxjs.R201502012