一种基于PMD波前检测的三维流场流动显示方法技术

本发明专利技术依据逆哈特曼波前检测原理，提出了一种基于PMD波前检测的三维流场流动显示方法。该方法利用11台测量相机与4台显示器构成PMD波前检测系统，在显示器上显示正交条纹图案作为结构光光源，流场扰动的存在将导致相机采集到的条纹图案产生畸变，通过基于空间载波正交条纹相位提取算法求解得到相位信息，进而得到显示器坐标，再结合相机和系统标定参数即可实现对三维流场密度分布的高精度高分辨测量。同时，利用4台监控相机构成基于双目立体视觉的监控系统，对显示器的姿态进行实时监测，并对系统标定参数进行调整。因此该方法不仅具有装置简单、检测成本低、精度高和分辨率高的优点，而且在检测过程中对系统振动的影响具有较好的鲁棒性。较好的鲁棒性。较好的鲁棒性。

【技术实现步骤摘要】
一种基于PMD波前检测的三维流场流动显示方法


[0001]本专利技术涉及一种基于相位测量偏折术(Phase Measuring Deflectometry，PMD)波前检测的三维流场流动显示方法，特别是空气动力学领域中风洞流场的三维流动显示技术方案。

技术介绍

[0002]流动显示技术作为一种实现流场流动可视化的方法，在涡轮机、发动机和飞行器等的气动布局设计中得到了广泛应用。传统的流动显示技术有阴影法、纹影法、干涉法和粒子图像测速法。其中阴影法是利用凸透镜将点光源发出的光线变为平行光，光线再经被测流场到达观察屏，进而通过观察屏上的阴影图来获得流场结构，该方法多用于定性测量；纹影法则是利用球面反射镜或凸透镜将点光源发出的光线变成平行光，并将从被测流场出射的光线再次汇聚，再将不透明的刀口放置在汇聚点(焦点)附近来获得阴影图，该方法也主要用于定性测量。对于干涉法，它是利用经被测流场出射的测量光束与参考光束所形成干涉条纹的相位变化来获得流场的密度变化，该方法虽然可以完成定量测量，但其检测成本高，且易受环境噪声的影响。对于粒子图像测速法，该方法是在被测流本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于PMD波前检测的三维流场流动显示方法，其特征在于：测量装置包括15台相机、4台显示器、被测流场、检测系统支架、光学平台和一台用于控制和处理数据的计算机；该方法利用其中11台测量相机与4台显示器构成PMD波前检测系统，在显示器上显示正交条纹图案作为结构光光源，11台测量相机同步采集经被测流场出射的正交条纹图案，再通过基于空间载波正交条纹相位提取算法求解得到相位信息，进而得到显示器坐标，再结合相机和系统标定参数完成对被测流场密度分布的测量；同时，另外利用4台监控相机构成基于双目立体视觉的监控系统，对显示器的姿态进行实时监测；具体步骤如下：步骤一：相机和系统的标定将显示器作为平面标定靶，显示上显示的正交条纹图案作为特征图案，通过改变标定靶的姿态，利用立体视觉相机标定方法对所有具有相邻关系的相机两两同时进行标定；在对其中任意两个相邻相机进行标定过程中均拍摄25个不同姿态的图像，利用针孔相机模型和镜头畸变模型来求解相机的内部参数、外部参数和畸变系数，并利用光束法平差对求解得到的参数以及控制点的世界坐标进行优化；完成优化后，选取其中一个相机坐标系作为世界坐标系，利用相邻两相机间的外部参数来获得其它所有相机坐标系与世界坐标系的位姿关系；将所有显示器固定在检测系统支架的显示器固定框架上，并利用双目立体视觉确定显示器的姿态，进而完成相机和系统的标定；同时，其中4台监控相机在测量过程中对显示器的姿态进行实时监测，从而对系统标定参数进行调整；步骤二：光线偏折角的获取显示器上显示的正交条纹图案，在被测流场流动的情况下，所有相机同步进行采集正交条纹图像，利用基于...

【专利技术属性】
技术研发人员：李大海，张新伟，张泽坤，王瑞阳，郑万兴，黄宝龙，
申请(专利权)人：四川大学，
类型：发明
国别省市：