近红外成像的便携式大尺度粒子图像测速仪

作     者：张振 严锡君 樊棠怀 王鑫 徐立中 Zhang Zhen;Yan Xijun;Fan Tanghuai;Wang Xin;Xu Lizhong

作者机构：河海大学计算机与信息学院南京211100 南昌工程学院信息工程学院南昌330099 

出 版 物：《仪器仪表学报》 (Chinese Journal of Scientific Instrument)

年 卷 期：2012年第33卷第12期

页      面：2840-2850页

核心收录：

学科分类：08[工学] 080401[工学-精密仪器及机械] 0804[工学-仪器科学与技术] 081102[工学-检测技术与自动化装置] 0811[工学-控制科学与工程] 

基　　金：国家自然科学基金(61263029)资助项目 

主　　题：大尺度粒子图像测速仪 河流表面流速场 近红外成像 智能相机 时间平均流场 时空联合滤波 

摘      要：开发了一种用于河流表面流速场测量的便携式大尺度粒子图像测速仪(large-scale particle image velocimeter,LSPIV)。该仪器基于一台以图像处理专用DSP为核心的智能相机,代替PC高效地完成图像采集和处理的任务。首先利用近红外波段下水流示踪物(弱小目标)和水体光强反射率的差异,在单色CMOS传感器前加装红外滤镜抑制水面光学噪声,增强弱小目标与背景间的对比度,提高了后续运动矢量估计中相关曲面的峰值信噪比。其次,提出了一种基于时空联合滤波的时均流场重建方法,利用河流流场中的先验和冗余信息识别并修正错误矢量,改善了天然河流中由于示踪物密度过低或分布不均造成的表面流速估值过低问题。最后,通过静水和动水条件下的2组现场实测验证了近红外成像系统及图像处理算法的有效性。