核聚变靶丸中冰层位置的检测方法、装置、介质及设备与流程

本发明涉及核聚变检测领域，具体而言，涉及一种核聚变靶丸中冰层位置的检测方法、装置、介质及设备。

背景技术：

1、随着传统化石燃料的短缺以及对环境的严重污染，人们不断地寻找新能源来解决目前面临的能源危机。其中，可控核聚变作为一种具有干净、安全、原料来源丰富等诸多优点的新能源，逐渐受到人们的青睐。于核裂变相比，可控核聚变不会产生污染环境的放射性物质，并且可控核聚变在稀薄的空气中能够持续稳定的运行，因此可控核聚变更加干净，也更加安全。此外，地球上蕴藏的核聚变能也远比核裂变能更加丰富。

2、为了实现核聚变，氢元素的同位素氘和氚必须加热至几百万度，导致氘-氚(dt)克服它们之间的静电排斥力同时结合形成氦核，并以高能中子的形式释放能量。激光核聚变目前认为比较可行的一种实现可控核聚变的方式，其中关键的一步是需要功率极高的激光脉冲照射靶丸，使得热核燃料在短时间内产生电离，这对激光束的均匀性和靶丸的质量都有极高的要求，而如何将dt填充进靶丸会直接影响靶丸的质量，其中，填充管填充方法是目前主流的填充方式之一。

3、首先将靶丸的温度控制在19k左右，之后气态dt填充进靶丸，当气态dt进入靶丸时，气态dt会液化，一旦达到了所需的液位，就可以终止任何dt流向靶丸或从靶丸流出，接着将靶丸冻结，冻结过程需要长达15个小时的时间才能形成单晶体和层。当放射性氚释放出高能粒子时会发生了层状辐射，较厚的固体区域会比较薄的区域接收到更多的能量，这导致dt会在较厚的固体区域升华并且沉积在较薄的区域，最终使靶丸的内表面形成一层均匀的固体dt，也即冰层。

4、在可控核聚变中，冰层的厚度必须均匀分布在1-μm-rms范围内，而冰层在靶丸中的位置可以推算出冰层的厚度，因此检测靶丸内冰层的位置至关重要。为了保证靶丸的质量，就需要一种准确率高、稳定性好、抗噪声干扰能力强的冰层检测方法，来实现对可控核聚变靶丸x射线图像内的冰层位置进行精确检测。但是，现有技术并没有相关检测方法的记载。

技术实现思路

1、针对现有技术的不足，本发明提供一种核聚变靶丸中冰层位置的检测方法、装置、介质及设备。

2、第一方面，本发明提供了一种核聚变靶丸中冰层位置的检测方法，用于从可控核聚变靶丸x射线图像中检测冰层位置，所述方法包括：

3、获取核聚变靶丸的x射线图像；

4、根据所述x射线图像，通过降噪处理和自适应二值化处理，获取二值化图像；

5、根据所述二值化图像，获取所述核聚变靶丸的球壳位置；

6、根据所述球壳位置，通过膨胀算法和图像骨架提取算法，获取所述二值化图像的细化骨架图；

7、去除所述细化骨架图中的骨架分支，获取骨架主干图；

8、根据所述骨架主干图，获取所述核聚变靶丸中冰层的位置。

9、可选地，所述根据所述二值化图像，获取所述核聚变靶丸的球壳位置，包括：

10、根据所述二值化图像，通过二值化函数和sobel算子对所述二值化图像进行边缘提取，获取包含边缘信息的二值化图像；

11、对所述包含边缘信息的二值化图像进行霍夫变换，获取球壳的初步位置；

12、根据所述球壳的初步位置，获取球壳半径±5％范围的第一圆环区域，通过最小二乘法对所述第一圆环区域内的像素点进行圆拟合，获取球壳的精确位置。

13、可选地，所述对所述包含边缘信息的二值化图像进行霍夫变换，获取球壳的初步位置，包括：

14、对所述包含边缘信息的二值化图像进行第一次霍夫变换，获取球壳的圆心坐标和半径；

15、获取所述圆心坐标和所述半径的预设误差范围，根据所述预设误差范围，对所述包含边缘信息的二值化图像进行第二次霍夫变换，获取圆心坐标范围和半径范围，从而获取球壳的初步位置。

16、可选地，所述根据所述球壳位置，通过膨胀算法和图像骨架提取算法，获取所述二值化图像的细化骨架图，包括：

17、获取所述球壳位置中0.7-0.8倍球壳半径范围内的第二圆环区域；

18、根据所述第二圆环区域，通过膨胀算法使冰层边界向外扩张，再通过图像骨架提取算法获取所述二值化图像的细化骨架图。

19、可选地，所述通过图像骨架提取算法获取所述二值化图像的细化骨架图，包括：

20、对所述二值化图像中的所有亮点进行第一次筛选，将符合式(1)条件的像素点删除：

21、

22、对所述二值化图像中剩余亮点进行第二次筛选，将符合式(2)的像素点删除，获取所述二值化图像的细化骨架图：

23、

24、式(1)和式(2)中，定义像素点的灰度值为0时表示为背景，灰度值为1时表示为前景；n(p1)表示跟p1相邻的8个像素点中为前景像素点的个数；s(p1)表示以p1为中心，顺时针相邻像素点灰度值中出现0到1跳变的累计次数，p1表示当前像素点，p2、p4、p6和p8分别表示p1正上方、正下方、正左方和正右方的像素点。

25、可选地，所述去除所述细化骨架图中的骨架分支，获取骨架主干图，包括：

26、根据所述细化骨架图，获取单个骨架的所有端点，其中，所述端点需要满足其八个领域上只有一个像素值为1，或者，其八个领域上只有两个像素值为1且两个像素相邻；

27、筛选出距离最长的两个所述端点，将其作为骨架主干的首尾端点；

28、根据所述首尾端点，获取骨架主干；

29、将所述首尾端点之外的第一端点置零，然后递归至所述第一端点的八个领域上的第一亮点，若第一亮点不是所述骨架主干中的节点，则对所述第一亮点置零，直至遇到所述骨架主干中的节点，递归停止，获取骨架主干图。

30、可选地，所述根据所述x射线图像，通过降噪处理和自适应二值化处理，获取二值化图，包括：

31、依次通过高斯低通滤波、灰度拉伸、图像锐化对所述x射线图像进行处理，获取降噪后的x射线图像；

32、通过自适应二值化对所述降噪后的x射线图像进行处理，获取二值化图像。

33、第二方面，本发明提供了一种核聚变靶丸中冰层位置的检测装置，所述装置包括：

34、图像获取模块，用于获取核聚变靶丸的x射线图像；

35、二值化处理模块，用于根据所述x射线图像，通过降噪处理和自适应二值化处理，获取二值化图像；

36、球壳位置获取模块，用于根据处理所述二值化图像，获取获取所述核聚变靶丸的球壳位置；

37、细化骨架获取模块，用于根据所述球壳位置，通过膨胀算法和图像骨架提取算法处理所述二值化图像，获取所述二值化图像的细化骨架图；

38、骨架主干获取模块，用于去除所述细化骨架图中的骨架分支，获取骨架主干图；

39、冰层位置获取模块，用于根据所述骨架主干骨干图，获取所述x射线图像内核聚变靶丸的中冰层的位置。

40、第三方面，本发明提供了一种计算机可读存储介质，所述存储介质存储有计算机程序，所述计算机程序用于执行上述所述的核聚变靶丸中冰层位置的检测方法。

41、第四方面，本发明提供了一种计算机设备，包括处理器、存储器及存储于所述存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现上述所述的核聚变靶丸中冰层位置的检测方法。

42、本发明提供的核聚变靶丸中冰层位置的检测方法、装置、介质及设备，通过降噪处理和二值化处理增强x射线图像中的有效信息，抑制无效噪声，为后续处理提供了良好的基础，再获取核聚变靶丸的球壳位置，在此基础上进行膨胀处理，使断开的冰层连接起来，并通过图像骨架提取算法获取图像的细化骨架图，由于经过膨胀处理后冰层区域周围容易产生噪声，进一步去除细化骨架图中的骨架分支，保留骨架主干，能够显著降低冰层位置检测的错误率，获取准确的冰层位置信息，从而进一步判断冰层的厚度。