互相关DPIV技术及其在氧化沟模型中的应用

第33卷第l2期2006年12月光电工程Oplo-ElectronicEngineeringVo1．33．No．12Dec．2006文章编号：lo03—5O1X(2o06)12一O127一O5引互相关DPIV技术及其在氧化沟模型中的应用陈钊，郭永彩，张代钧2，许丹宇2(1．教育部光电技术及系统重点实验室，重庆大学光电工程学院，藿庆400044；2．西南资源开发及环境灾害控制工程教育部重点实验室。重庆大学资源及环境科学学院，重庆400044)摘要：重点研究二维DPIV技术的速度信息提取方法并进行算法实现。该技术基于灰度图像互相关法，在相邻时刻的序列图像中，灰度分布最相似的子窗口即是最佳匹配，粒子在像平面上的运动位移由两个子窗口中心距离确定．通过对互相关测度的优选既能兼顾粒子匹配成功率也能降低匹配算法的时间开销，通过优化算法的搜索空间极大地减少了互相关运算量。给出了标准图像仿真结果及其在氧化沟模型流速测试中的成功应用。实验结果表明，该算法适合于氧化沟模型流场及类似场合的测速。关键词：P1V；灰度图像，o互相关；氧化沟模型中图分类号：TH74文献标识码：ACross-correlationDPIVandapplicationinoxidationditchmodelCHENZhao。，GUOYong-cai。，ZHANGDai．．jun，XUDan-yu【1．KeyLabfo，fD—electronicTechnologyandSystemofMinistryofEducation，CollegeofOpto—electronicEngineering,ChongqingUniversity，Chongqing400044，China；2．KeyLabfo，ExploitationofSou~一westernResources＆theEnvironmentalDisasterControlEngineeringUndertheStateofMinistryofEducation，CollegeofResourcesandEnvironmentalScience，Chongqing400044，Ch／na)Abstract：Themethodforextractingveloci~fieldismainlyinvestigatedandtheimage-processingsystemoftwo—dimensionalDigitalParticleImageVelocimetry(DPIV)isdeveloped．Thealgorithmisbasedongrayimagecross·-correlationandthemostsimilarsub-·windowsonthetwoframesinserialgrayimagesarereckonedasoptimalmatching．Thedisplacementoftheparticlemovementonimageplaneisthusdeterminedbythedistanceofthetwocentersofsub—windows．Onbasisoflargeamountofexperimentalresults，thenormalizedcross—correlationcoeficientisselectedasthecross—correlationmeasure，whichgreatlyreducesthecomputationaltimeandmeanwhileholdstheparticlematchingaccuracy．Moreover,thesearchregionsareoptimizedtoreducetimeconsumption．Theexperimentalresultsofstandardimagesaswellasthesuccessfulapplicationintheactualexperimentofoxidationditchmodelprovethattheresearchedalgorithmofvelocityextractionissuitedforthemeasurementoftheflowfieldsuchasoxidationditchmode1．Keywords：PIV；Grayimage；Cross-correlation；Oxidationditchmodel’口反应器内部流场分布是工程设计和研究开发需要解决的一个关键问题。作为水处理工程热点之一的氧收稿日期；2006--03-14。收到修改稿日期：2006-10-13作者简介：陈钊(1975一)，男(汉族)．重庆人。博士生．主要研究方向是光电技术及智能化仪器。E