粒子图像速度粒度同场测量基础与实验验证

从米氏散射理论(Mie scattering)出发,在粒子图像测速法硬件系统结构模型和电荷耦合器件光电转换一般特性基础上,推导出了真实球形粒子在数字相机上所成粒子像各像素点灰度总和的理论计算式。为验证该理论计算式的正确性,采用不同粒径的4种标准粒子进行实验,考察粒子像点灰度和随粒子曝光时间、照明用激光脉冲光强及真实粒子粒径的变化情况。结果表明:粒子像点灰度和随曝光时间及激光光强的变化呈线性趋势,基本与理论推导结果相一致。相同实验条件下的不同粒径标准粒子所成像点灰度和比值均在粒子粒径平方比附近,符合理论结果。     

二维流场激光成像测量方法

介绍了利用激光、CCD图像传感器、计算机图像处理技术实现二维流场成像测量的方法与测量系统.运用相关估计和粒子运动轨迹跟踪的理论,提出对流场信号分析、处理和重建的方法.实验结果表明,激光CCD二维流场测量方法具有与流场无接触、无扰动、直观准确、方便快捷的优点,不失为一种十分有效的流场测量手段.     

基于双目视觉和灰度差分法的粒径测量方法

提出了一种新的基于双目视觉和灰度差分的粒径测量方法,并开发了相应的查询系统。根据散射光经过微粒后在不同角度时有不同强度的特点,通过布置具有不同拍摄角度的数字相机同时拍摄粒子,获得两幅具有灰度差异的粒子图像。结合图像几何校正、粒子检测、粒子配对等数字图像处理技术实现同一粒子在不同图像中所成像点的配对。配对之后再利用灰度差分法测量粒子粒径。最后使用该查询系统进行了模拟验证和实验验证。验证结果表明:本查询系统能够比较理想地实现不同角度下粒子图像的几何校正;利用校正之后的图像进行粒子配对,获得了较为理想的结果;在选择适当参数的情况下,利用灰度差分法能够初步实现对粒子粒径的测量。     

基于轨迹图像的煤粉颗粒速度和粒径测量

为了开发管道煤粉参数的实时在线测量技术,研究基于粒子轨迹图像的煤粉速度和粒径的测量方法.实验研究煤粉颗粒的光散射特性,获得煤粉颗粒在激光照射下不同方向和不同曝光时间下的成像特点,表明在较长曝光时间下的煤粉轨迹图像清晰可辨,弥补由于煤粉强吸收特性引起的瞬态图像偏暗和模糊的不足,并提出利用煤粉颗粒轨迹图像同时测量煤粉颗粒速度和粒径的方法.利用计算机图像处理方法对实验拍摄的大量煤粉轨迹图像进行识别和计算,获得煤粉颗粒的速度和粒径分布,并与商用PIV系统和Malvern粒度仪所得结果基本吻合.结果表明,所提出的基于粒子轨迹图像的煤粉颗粒测量方法切实可行,为开发廉价实用的煤粉颗粒在线测量系统打下基础.     

激光干涉成像两相流粒径空间分布测量

为了实现两相流粒径空间分布的测量，研究了激光干涉成像测量技术．激光干涉成像测量技术利用片状脉冲激光束照射粒子场，用数码相机拍摄粒子的散射光干涉图像，并从粒子干涉图像中获取粒子空间位置和粒径分布信息．利用激光粒度仪验证激光干涉成像测量技术的粒径测量精度．实验证明，该技术有较高的测量精度．对水喷雾场的不同片状区域进行测量，从而获得两相流的空间粒径分布．结果显示，所测喷雾场平均粒径由中心区域向边缘区域逐渐变小，大粒子基本集中在中心区域，小粒子基本集中在边缘区域．该方法为研究两相流流场特性提供了一种有效的测量手段．     

基于灰度差异与自相关的粒子速度测量新方法

基于曝光时间差异对应不同的粒子像点灰度的原理,提出了一种基于灰度差异与自相关的粒子速度测量方法。介绍了实现测量的流程和图像处理软件的算法。通过数值模拟和测量实验,验证了所提出的图像处理过程及算法的可行性,可实现流场中多数示踪粒子各自对应速度量的测量。     

明渠瞬时床面切应力粒子图像测量技术

床面切应力瞬时值的实验测量极为重要但富有挑战.为了利用粒子图像技术准确测量瞬时床面切应力,采用模拟不同图像和流动参数的合成粒子图片对粒子图像测速技术(PIV)、粒子图像示踪技术(PTV)和直线相关PIV技术(LCPIV)的测量精度进行分析,发现各技术在床面附近的测量精度均因床面影响而变差,其中,PIV技术受影响的范围距...     

基于椭偏法的烟尘粒子复折射率测量

粒子复折射率是计算粒子光散射特性的重要参数.传统的KBr样片透射测量粒子复折射率的方法过程复杂,对颗粒物粒径要求满足Mie散射条件.提出了基于椭偏法的烟尘粒子复折射率测量方法,推导了椭偏法测量复折射率的理论公式,将现场采集的烟尘粒子制备成以玻璃为基底的烟尘粒子薄膜,搭建了基于椭偏法的烟尘粒子复折射率测量实验装置,获得了烟尘粒子多光谱复折射率.实验结果表明,与KBr样片透射法的测量结果吻合较好,这为其颗粒物复折射率的测量提供了新的途径.     

同轴全息粒径测量的仿真研究

采用同轴数字全息术和数字图像处理技术相结合的方法对粒子场中的粒径进行测量.阐述了同轴数字全息术的基本概念和原理,确定了粒子的边界并测量了粒子的尺寸,并针对一个粒子和多个粒子的情况进行了仿真实验研究.实验结果表明,测量的相对误差均在8%以内.     

粒子图像测速技术在两相流测量中的应用研究

为实现对两相流中各相速度的同步测量，提出了一种两相流数字粒子图像测速(PIV)方法.该方法选用合适的示踪粒子显示液体的运动，并用高速摄像机采集气液两相流动数字图像.从图像处理着手，根据图像灰度的不连续性和相似性，对采集到的两相流数字粒子图像进行分离，实现液体示踪粒子和气泡的标定.最后采用基于改进了的互相关算法得到液体流场速度分布，同时利用跟踪法得到气泡的速度分布，并对液体速度场中产生误矢量的原因进行了分析，消除了误矢量.经实例研究表明，该测量方法对硬件的依赖性小，测量成本低，可进一步推广至气固两相流的测量.     

结构光测量中强噪声干扰条纹图像的处理

提出了一种应用于结构光测量系统中的强噪声干扰条纹图像处理过程,包括通过平滑滤波、差影法和阈值法结合进行二值化,以及图像的测量技术,对条纹图像降噪并快速分割,再对图像细化,提取特征数据．实验表明,该过程能在不使用其他专业软件的情况下,快速而准确地从强噪声干扰的条纹图像中得到图像特征数据．     

一种三维编织物表面参数自动测量方法

提出一种三维编织物表面参数的自动测量方法．这种方法是利用图像设备把三维编织物表面图像输入到计算机中，利用图像处理技术对其纹理特征进行处理，文中给出了算法并编程实现，也给出了一组具体的测量结果．     

基于形态学图像处理的逼近段相对位置测量

针对未安装合作光标的目标航天器,设计了应用于交会对接逼近段的基于形态学图像处理的相对位置光学测量方法;基于2个五自由度卫星模拟器建立了实验系统,利用该系统对提出的方法进行了验证;实验结果的相对测量误差与理论分析一致,证明了该方法的可行性,为进一步实际工程应用提供了依据。     

软组织力学实验装置的研究

在进行生物力学实验经验的基础上，采用计算机采集和图象处理等手段，自行设计研制了一台软组织生物力学实验装置。该装置具有一套利用国象处理技术的非接触几何测量系统，以及一套计算机自动采集测量的测力系统。可以适合多种软组织的生物力学实验。     

ECT技术对成像的影响——用低介电参数物质标定

电容层析成像技术是20世纪80年代发展起来的一种多相流参数检测技术.它是利用多相介质具有不同的介电常数,通过电容传感器测量获得介电常数分布而获得介质分布的图像.可以用来测量多相流尤其是气固两相流的流动分布,该方法具有快速,不干扰流场、结构简单、无辐射、成本低的特点.但该方法对于测量低介电参数材料固体流动或稀相流动比较困难.提出使用更低介电参数的物质进行标定,可以提高ECT的成像效果.应用Ansoft仿真软件计算了方形管道内存在圆棒时的成像效果,比较了用高低不同介电参数物质进行标定的成像效果,通过方形传感器验证了该结论的正确性.     

植物叶片失真图像校正方法的研究

为解决作物叶面积的准确、高效测量问题,以大豆叶片为例,应用计算机视觉技术对大豆叶面积测量中校正图像的问题进行了研究,提出了基于投影模型校正法。实验验证结果表明,该方法利用较少的特征点对就能很好地校正叶片图像,解决了非线性校正问题,并且图像信息量损失小。     

基于引入反馈后的小波变换的图像融合

一般的图像融合算法需要通过人工参与比较才能判断融合效果的好坏。将效果评价作为反馈信号运用于多聚焦图像融合中,能够更方便地获得各个目标都比较清晰的图像。实验表明这种应用在图像融合中是有效的,比单一的融合算法要方便一些。     

张开角沿主动脉弓分布的实验研究

为进一步研究主动脉弯管段的残余应变分布,运用弧长分析方法,结合图像处理测量技术测量了4条成年白兔的主动脉张开角,得到了张开角的分布,并对得到的数据进行了统计学处理.实验结果表明:张开角沿主动脉长度方向变化,弯管段变化明显,直管段变化小,可近似为常数;由张开角沿主动脉环不同方位的分布变化发现,主动脉张开角不沿主动脉环向坐标变化,即动脉壁内的残余应力(应变)是均匀的.     

基于颗粒参数测量方法的图像分割评价研究

提出了用图像颗粒参数测量方法来计算颗粒形状和粒度分布等,以此评价图像分割的精确度,并和已有的七种分割评价方法进行比较,通过仿真实验进行定性和定量的分析,证明此方法能更好地评价图像分割算法的优劣.