多相機(jī)三維流場測量技術(shù)的研究.pdf

1、粒子圖像測速技術(shù)(PIV)作為一種新近發(fā)展的流場測量技術(shù)，廣泛應(yīng)用于水動(dòng)力、空氣動(dòng)力、渦流、湍流等研究領(lǐng)域，是流場測速中的主要發(fā)展方向之一?；诙嘞鄼C(jī)的三維PIV系統(tǒng)是以計(jì)算機(jī)立體視覺為理論基礎(chǔ)，以圖像處理為手段，目標(biāo)是實(shí)現(xiàn)流場一定體積內(nèi)的三維速度矢量分布的測量。然而，傳統(tǒng)立體測量中，相機(jī)鏡頭平面與流場成像面平行，焦平面平行于鏡頭平面和像平面，如果物平面不平行于像平面，則只有相交于焦平面的線才能聚焦，其余光線在像平面上散焦，圖像變的模糊

2、甚至失真。本論文基于Scheimpflug(該條件指出當(dāng)物平面，相機(jī)透鏡平面，與像平面相交于同一條線時(shí)，成像平面呈純聚焦效果)原理，研制的多相機(jī)三維流場測量系統(tǒng)能夠使像平面成為純聚焦平面，減小了畸變，使得對測量系統(tǒng)的定標(biāo)更準(zhǔn)確，為流場的準(zhǔn)確測量提供了更精確有效的方法。
　　 本文設(shè)計(jì)了多相機(jī)三維流場測量硬件系統(tǒng)，包括多個(gè)相機(jī)及其三維移動(dòng)、旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系統(tǒng)，立體標(biāo)定裝置、體光源激光器和多塊高性能圖像采集卡。在粒子圖像測速系統(tǒng)原理的基礎(chǔ)

3、上，建立了改進(jìn)的多相機(jī)視覺數(shù)學(xué)模型，推導(dǎo)了多相機(jī)標(biāo)定與重構(gòu)的數(shù)學(xué)表達(dá)式，完成了攝像機(jī)定標(biāo)、特征提取、三維重構(gòu)等關(guān)鍵算法的設(shè)計(jì)。應(yīng)用改進(jìn)的MATLAB工具箱和OPENCV軟件包對測量系統(tǒng)進(jìn)行多相機(jī)標(biāo)定，對相鄰時(shí)刻的重構(gòu)信息進(jìn)行互相關(guān)運(yùn)算獲得了對應(yīng)的速度信息，應(yīng)用MATLAB編程實(shí)現(xiàn)了上述各關(guān)鍵算法。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，本文所設(shè)計(jì)、使用的流場測量方法及多相機(jī)視覺模型均切實(shí)有效，能夠?yàn)閷?shí)際使用者提供符合要求的測量精度。
　　 本文對流場測量