基于高速立體視覺系統(tǒng)的火焰及流體三維重建理論和實(shí)驗(yàn)研究.pdf

1、火焰面模型是影響火焰?zhèn)鞑サ闹匾蛩?，火焰三維結(jié)構(gòu)等火焰的三維信息對(duì)于了解火焰的傳播機(jī)理和發(fā)展火焰模型的動(dòng)態(tài)仿真研究都有重要意義。盡管已有研究表明通過層析成像等方法能夠?qū)鹧嫒S結(jié)構(gòu)進(jìn)行一定程度的重建，但目前還很缺乏定量的分析結(jié)果。因此，需要有新的、有效的分析方法用于研究火焰面模型的三維性質(zhì)。 氣固兩相流在自然界變化和工業(yè)應(yīng)用中都具有關(guān)鍵作用。一般而言，兩相流作用是在三維方向上進(jìn)行的，且狀態(tài)不穩(wěn)定。因此，現(xiàn)有研究氣固兩相流的方法需

2、要拓展到三維領(lǐng)域以獲得兩相流定性和定量的實(shí)時(shí)三維信息。 采用光學(xué)技術(shù)對(duì)流體三維特性的分析是湍流研究領(lǐng)域重要的研究課題，傳統(tǒng)圖像可視化診斷技術(shù)一般是對(duì)研究對(duì)象的二維圖像進(jìn)行分析、處理，過程中缺乏對(duì)研究對(duì)象深度信息的研究。針對(duì)這些不足以及實(shí)際應(yīng)用的需要，本文基于雙目視覺理論開發(fā)出一套用于研究物體三維特性的高速立體視覺系統(tǒng)。本文的主要研究內(nèi)容如下： 具體介紹了高速立體視覺系統(tǒng)的組成及工作原理。該系統(tǒng)的硬件設(shè)備由一臺(tái)高速攝像機(jī)和

3、一個(gè)立體鏡組成，立體鏡水平固定在攝像機(jī)鏡頭上，在拍攝時(shí)，通過立體鏡對(duì)研究對(duì)象光路的變換作用，使得單個(gè)攝像機(jī)CCD靶面上同時(shí)捕捉到研究對(duì)象不同角度的一組立體圖像。 獲得立體圖像后，開發(fā)亞像素粒子模式識(shí)別技術(shù)匹配圖像中的對(duì)應(yīng)點(diǎn)，得到立體圖像特征點(diǎn)的視差，并開發(fā)逆向投影算法計(jì)算特征點(diǎn)的三維空間位置坐標(biāo)。 應(yīng)用這套高速立體視覺系統(tǒng)，重建了本生燈火焰的三維表面模型以及火焰表面漩渦的三維運(yùn)動(dòng)結(jié)構(gòu)和運(yùn)動(dòng)軌跡，并計(jì)算了火焰整體的擴(kuò)散速度