三维粒子成像测速(PIV)中粒子像斑定位的透视成像原理、方法及其可确定性讨论

摘要：

在三维粒子成像测速(PIV)方面,可运用体积光照明同时从不同光轴用多个照相机获得PIV图像,如何根据这些不同光轴获得的PlV图像确定出粒子物点的空间位置是实现三维粒子成像测速的前提.基于此,本文提出了根据多幅不同光轴的PIV图像的粒子像斑实现粒子物点三维定位的透视成像定位原理和方法.精确确定透视平面与透视中心在空间的位置是实现粒子物点三维定位的关键,直接测定透视中心(照相机的光学中心)和透视平面在空间的精确位置用常规的测量手段和方法难以奏效,本文针对透视图像成像特征及规律进行了较为深入的研究探讨,这对于寻求精确计测透视中心和透视平面空间位置的方法有着重要意义.作为实例,本文针对两光轴夹角为90°的情况给出了透视中心和透视平面空间位置的确定方法,并通过各透视面上像点所对应的透视射线的交点来确定相应粒子的三维位置而实现粒子物点三维定位的一系列具体算法及定量关系.考虑到,示踪粒子与其像点相应的透视射线相交的交点间一般并不存在一一对应的关系,本文提出了像点及其透视射线的交点(汇点)的重数概念,给出了多幅不同光轴的PIV图像透视像点相应的透视射线的交点上存在真实物点的必要充分条件,圆满解决了粒子物点是否存在意义上的可确定性问题,文章最后还讨论了PIV图像上粒子像斑密度、尺度及其中心测量精度对粒子物点可确定概率的影响.

关键词：PIV测速、三维测速、透视成像原理、定位匹配、定位可确定性

所属期刊栏目：15

分类号：O353(流体力学)

在线出版日期：2004-01-08（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）

页数：共12页

页码：163-174