粒子图像测速技术

热灾害实验技术 粒子图像测速技术 实验目的 实验目的 测量流场的速度分布 实验装置 实验装置 摄像头 片光源 计算机 实验原理与方法 实验原理与方法 互相关算法 根据 DPIV 互相关算法理论 过一采样窗口 同一特定位置 可顺 序获取两幅数字图像 粒子的位移可从一幅图像到另一幅相对应的 图像经互相关计算获得 两幅顺序获取图像中相同位置的两个查问 窗口函数 f m n 和 g m n 从信号系统的观点出发 g m n 可 以看作是 f m n 经线性转换后叠加以噪声而成 如图所示 1 预先在流场中撒入一定浓度和大小的示踪粒子 用脉冲激光片光 源照明二维流场 在垂直片光的方向上摄像 获得两次或者多次曝 光的粒子图像 2 对采取的图像使用 Photoshop 进行处理使之变成长宽为 256x256 的灰度图像 使用 matlab 和互相关算法编程 对图像进行处理 得 到二维流场中速度矢量分布图 实验结果 实验结果 隔两帧得到的灰度图 得到速度矢量图如图所示 得到速度矢量图如图所示 源程序 源程序 function XNum YNum AutoFlag g a1 a2 OutFile fid1 fopen a1 jpg r fid2 fopen a2 jpg r fid3 fopen OutFile jpg w XL 256 YL 256 frewind fid1 Image1 fread fid1 XL YL frewind fid2 Image2 fread fid2 XL YL WinSizeX 64 WinSizeY 64 DeltaX 16 DeltaY 16 XNum XL WinSizeX DeltaX YNum YL WinSizeY DeltaY a 3 4968e 006 4 7425e 010i frewind fid3 for j1 1 YNum 1 for i1 1 XNum 1 CorrWin1 Image1 i1 1 DeltaX 1 i1 1 DeltaX WinSizeX j1 1 DeltaY 1 j1 1 DeltaY WinSizeY CorrWin2 Image2 i1 1 DeltaX 1 i1 1 DeltaX WinSizeX j1 1 DeltaY 1 j1 1 DeltaY WinSizeY F1 fft2 CorrWin1 F2 fft2 CorrWin2 S F2 conj F1 Pks ifft2 S Pks fftshift Pks Pks Pks a if i1 2 SURF abs Pks pause end temp1 maxx max Pks temp2 maxy max temp1 if temp2 0 0 abs maxx maxy WinSizeX 2 1 WinSizeX 3 0 abs maxy WinSizeY 2 1 WinSizeY 3 0 VX i1 j1 0 VY i1 j1 0 Corr i1 j1 0 else TX maxx maxy TY maxy Corr i1 j1 temp2 用高斯拟合峰值的精确位置 y0 Pks TX 1 TY 横向 y1 Pks TX TY y2 Pks TX 1 TY CX1 y0 y2 2 0 y0 y2 2 0 y1 y0 Pks TX TY 1 纵向 y1 Pks TX TY y2 Pks TX TY 1 CY1 y0 y2 2 0 y0 y2 2 0 y1 y0 Pks TX 1 TY 1 第一对角线 y1 Pks TX TY y2 Pks TX 1 TY 1 CX2 y0 y2 2 828 y0 y2 2 0 y1 CY2 y0 y2 2 828 y0 y2 2 0 y1 y0 Pks TX 1 TY 1 第二对角线 y1 Pks TX TY y2 Pks TX 1 TY 1 CX3 y0 y2 2 828 y0 y2 2 0 y1 CY3 y0 y2 2 828 y0 y2 2 0 y1 VX i1 j1 TX CX1 CX2 CX3 WinSizeX 2 1 VY i1 j1 TY CY1 CY2 CY3 WinSizeY 2 1 end X i1 j1 WinSizeX 2 i1 1 DeltaX Y i1 j1 WinSizeY 2 j1 1 DeltaY if abs Corr i1 j1 abs a a Corr i1 j1 end fprintf fid3 8 2f 8 2f 12 6f 12 6f 8 2f n X i1 j1 Y i1 j1 VX i1 j1 VY i1 j1 Corr i1 j1 end j1 end a quiver X Y VX VY fclose fid1 fclose fid2 fclose fid3 cx 5 cy 5 sigma 0 for j1 1 YNum 1 for i1 1 XNum 1 sx cx abs VX i1 j1 cx cx cx cy cy sy cy abs VY i1 j1 cy cx cx