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驗研究.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于了解火焰的傳播機理和發(fā)展火焰模型的動態(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時三維信息。 采用光學技術(shù)對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)一般是對研究對象的二維圖像進行分析、處理，過程中缺乏對研究對象深度信息的研究。針對這些不足以及實際應用的需要，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)的硬件設備由一臺高速攝像機和

3、一個立體鏡組成，立體鏡水平固定在攝像機鏡頭上，在拍攝時，通過立體鏡對研究對象光路的變換作用，使得單個攝像機CCD靶面上同時捕捉到研究對象不同角度的一組立體圖像。 獲得立體圖像后，開發(fā)亞像素粒子模式識別技術(shù)匹配圖像中的對應點，得到立體圖像特征點的視差，并開發(fā)逆向投影算法計算特征點的三維空間位置坐標。 應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動結(jié)構(gòu)和運動軌跡，并計算了火焰整體的擴散速度