三维微尺度速度场测量方法、装置及存储介质制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种三维微尺度速度场测量方法、装置及存储介质，三维微尺度速度场测量方法包括：获取光场显微成像下的粒子光场图像；计算获取的粒子光场图像在测量体内的重建粒子分布；获得重建粒子分布的粒子中心分布；基于重建粒子分布，利用互相关算法计算测量体内的低分辨率三维位移场；以计算得到的低分辨率三维位移场为预测位移，对获得的粒子中心分布进行运动补偿，获得移位粒子中心分布；对获得的移位粒子中心分布进行交叉验证匹配，获得高分辨率三维微尺度速度场。本发明专利技术以互相关算法得到的低分辨率三维位移场为基础，利用交叉验证匹配算法对两帧粒子进行匹配，可在高浓度下准确追踪单个粒子，有效提升三维微尺度速度场的分辨率。场的分辨率。场的分辨率。

【技术实现步骤摘要】
三维微尺度速度场测量方法、装置及存储介质


[0001]本专利技术涉及一种基于光场显微成像的高分辨率三维微尺度速度场测量方法，属于微尺度流体测量


技术介绍

[0002]随着微流控芯片的发展，其内部的微流动也愈发复杂，出现了如漩涡流、液滴流等复杂三维流动现象。准确获取漩涡流、液滴的高分辨率三维微尺度速度场有助于提供对微流动最直观的认识，可进一步加强对微流动的操作和控制，提升微流控芯片的性能。光场显微粒子图像测速技术(LF
‑
μPIV)和光场显微粒子追踪测速技术(LF
‑
μPTV)可基于单相机实现三维微尺度速度场测量，具有实验系统简单，时间分辨率高的优点，近年来已成为三维微尺度速度场测量的热点。
[0003]LF
‑
μPIV利用互相关算法实现三维微尺度速度场测量。互相关算法将测量体划分为多个判别窗口，并计算每个判别窗口的速度矢量。为保证速度矢量的可靠性，互相关算法要求判别窗口内的粒子数量不少于4个，即多个粒子对才可获得一个速度矢量。因此，LF
‑/>μPIV的速度矢本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于光场显微成像的高分辨率三维微尺度速度场测量方法，其特征在于，包括：获取光场显微成像下的粒子光场图像；计算获取的粒子光场图像在测量体内的重建粒子分布；获得重建粒子分布的粒子中心分布；基于重建粒子分布，计算测量体内的低分辨率三维位移场；以计算得到的低分辨率三维位移场为预测位移，对获得的粒子中心分布进行运动补偿，获得移位粒子中心分布；对获得的移位粒子中心分布进行交叉验证匹配，获得高分辨率三维微尺度速度场。2.根据权利要求1所述的高分辨率三维微尺度速度场测量方法，其特征在于，计算获取的粒子光场图像在测量体内的重建粒子分布步骤中，利用反卷积算法计算重建粒子分布：式中，F
i
和F
i+1
分别表示第i次和第i+1次的重建粒子分布迭代结果；G为粒子光场图像；H为点扩散函数；H
t
为H的转置；符号表示卷积和加法的混合运算。3.根据权利要求1所述的高分辨率三维微尺度速度场测量方法，获得重建粒子分布的粒子中心分布步骤，包括：将重建粒子分布的每个粒子进行高斯拟合，拟合结果为：式中，I(x,y,z)是位置(x,y,z)处的粒子光强，(x
p
,y
p
,z
p
)是高斯拟合的峰值位置，I
max
为高斯函数的最大值，σ
x
、σ
y
和σ
z
分别为沿x,y,z方向的高斯函数标准差；以高斯拟合的峰值位置(x
p
,y
p
,z
p
)为粒子中心，遍历所有重建粒子后获得粒子中心分布。4.根据权利要求1所述的高分辨率三维微尺度速度场测量方法，其特征在于，基于重建粒子分布，利用互相关算法计算测量体内的低分辨率三维位移场步骤中，利用互相关算法计算测量体内的低分辨率三维位移场。5.根据权利要求4所述的高分辨率三维微尺度速度场测量方法，其特征在于，利用互相关算法计算测量体内的低分辨率三维位移场的步骤，包括：将测量体沿X轴Y轴Z轴分别以I,J,K的尺寸建立多个判别窗口，对每一个判别窗口进行互相关计算：式中，E1和E2分别代表第一、二帧粒子分布中判别窗口的光强分布，(I,J,K)代表判别窗口内x,y,z方向的总体素数量，(i,j,k)为控制变量，(l,m,n)表示以体素为单位的三维位移；将每一个判别窗口的互相关系数R(l,m,n)的最大值对应的(l,m,n)确定为该窗口的三维位移；
基于每一个判别窗口的三维位移，得到测量体内的低分辨率三维位移场。6.根据权利要求5所述的高分辨率三维微尺度速度场测量方法，其特征在于，以计算得到的低分辨率...

【专利技术属性】
技术研发人员：许传龙，顾梦涛，李健，
申请(专利权)人：东南大学，
类型：发明
国别省市：