全流场3D可视化测速方法

摘要

本发明公开了一种微流场的全流场可视化测速方法，包括以下步骤：基于频域光学相干层析技术建立微粒子跟踪全流场可视化测速系统；对流体进行二维扫描，连续采集流体的干涉谱数据；基于傅立叶变换方法获得流体三维图像；利用局部灰度阈值和体积滤波方法搜索流场中各个微粒子，采用平方加权质心法求各个微粒子的三维坐标，实现微粒子的可视化；通过定义代价函数对微粒子进行匹配；利用微粒子的三维坐标变化求运动速度矢量。通过对微粒子成像和跟踪实现流场中流速的可视化；通过跟踪全流场微粒子的运动轨迹实现全流场三维速度矢量测量；具有微米级的空间分辨率，特别适合于复杂微流场的三维速度矢量检测。

主权项

一种全流场可视化测速方法。其特征在于包括以下步骤： (1)基于频域光学相干层析原理，建立微粒子跟踪全流场可视化测速系统； (2)利用激光束对渗入微粒子或本身存在微粒子的流体进行二维扫描，连续实时采集流体的干涉谱数据； (3)基于频域光学相干层析成像原理将每个扫描位置的干涉谱数据转换到空间域，得到每个扫描位置在深度方向的结构图像，一组二维扫描可以获得流体的三维结构图像； (4)根据各个微粒子图像具有较深灰度特点，并利用体积滤波方法搜索流场中各个微粒子三维图像，利用平方加权质心法求取各个微粒子的中心三维坐标，实现全流场微粒子的可视化； (5)通过定义代价函数并使其最小化方法对连续扫描得到的两个流体体积中的微粒子进行匹配；根据每一对已匹配的微粒子的三维坐标值求所对应微粒子的运动方向和位移，即流体中此处的速度矢量，对流场中所有的已匹配的微粒子进行同样的处理即可得到全流场的速度矢量； (6)对连续采样的相邻三维流体图像中的微粒子进行匹配，跟踪流场中微粒子的运动轨迹，检测全流场中速度的实时变化情况。