基于多色激光合成新型光谱和光场成像的流场测量方法及系统技术方案

本发明专利技术公开了一种基于多色激光合成新型光谱和光场成像的流场测量方法，包括以下步骤：步骤1、搭建多色激光合成的实验光路，利用发出RGB三色的三台激光器作为激发源，合成得到颜色沿深度方向变化的新型激光光谱；步骤2、进行标定校准实验，提取新型激光光谱轴向深度点扩散函数；步骤3、用新型激光光谱对待测流场进行激发，并用光场相机对待测流场进行成像，采集光场图像；步骤4、对光场图像进行三维光场重建，得到具有颜色编码信息的光场三维粒子场；步骤5、对具有颜色编码信息的光场三维粒子场进行颜色/深度解码，得到不同深度下粒子三维分布图像；步骤6、重建三维速度场，采用一种基于物理模型的变分光流模型求解得到待测流场的三维速度矢量场。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及光学测量，尤其涉及一种基于多色激光合成新型光谱和光场成像的流场测量方法及系统。

技术介绍

1、流体成像在科学和工程领域有许多重要的应用。三维非定常流动和湍流现象非常常见，因此流体成像的主要任务是探测一系列长度尺度上的流体运动，最终的目标是能够获得速度矢量的三个分量的3d密集测量，即3d-3c。自20世纪80年代开始，二维粒子图像测速技术出现并逐渐拓展其应用范围，该技术可以实现一个二维平面中的多点非接触式瞬态测量，因此该技术被广泛应用于流体力学、燃烧学和生物医学等诸多领域。然而自然界和实际工程问题中的诸多流动现象都是复杂的三维流动，二维速度场不足以完全揭示三维流动现象的机理，因此需要研究如何对流体进行精确的3d-3c速度场测量。

2、层析piv(tomo-piv)是基于多目视觉的piv测试技术，具有测量精度较高、测量区域较大，且适用于粒子浓度较高的优点，但该技术存在诸多不足之处，比如校准操作比较复杂，而且需要多台相机，无法在光学测量窗口比较狭小时使用。由于光场技术的即时体积成像能力，近几年开发了光场piv(lf-piv)系统，只需要本文档来自技高网...

【技术保护点】

1.一种基于多色激光合成新型光谱和光场成像的流场测量方法，其特征在于，包括以下步骤：

2.如权利要求1所述的流场测量方法，其特征在于，步骤1中三台激光器发出的激光束分别经过三台空间光调制器预先加载的渐变图案调制。

3.如权利要求1所述的流场测量方法，其特征在于，步骤1中所述新型激光光谱的光束宽度、颜色变化率通过空间光调制器的调制图案及透镜组合调节。

4.如权利要求1所述的流场测量方法，其特征在于，所述步骤2具体为：将单个示踪粒子放置在支架的顶端，并将支架固定在电动位移台上，沿深度方向依次移动，得到不同深度的光场图像数据，从中提取每个深度的PSF颜色信息...

【技术特征摘要】

1.一种基于多色激光合成新型光谱和光场成像的流场测量方法，其特征在于，包括以下步骤：

2.如权利要求1所述的流场测量方法，其特征在于，步骤1中三台激光器发出的激光束分别经过三台空间光调制器预先加载的渐变图案调制。

3.如权利要求1所述的流场测量方法，其特征在于，步骤1中所述新型激光光谱的光束宽度、颜色变化率通过空间光调制器的调制图案及透镜组合调节。

4.如权利要求1所述的流场测量方法，其特征在于，所述步骤2具体为：将单个示踪粒子放置在支架的顶端，并将支架固定在电动位移台上，沿深度方向依次移动，得到不同深度的光场图像数据，从中提取每个深度的psf颜色信息，完成深度和颜色的校准，作为估算粒子所在深度时的对应颜色依据。

5.如权利要求1所述的流场测量方法，其特征在于，所述步骤3具体为：在待测流场中均匀播撒示踪粒子，利用校准后的新型激光光谱对待测流场进行激发，并用光场相机对待测流场进行成像，采集流场中示踪粒子的时序光场图像。

6.如权...

【专利技术属性】
技术研发人员：王德鹏，王乙竹，邢丰，谭慧俊，何小明，苏利威，
申请(专利权)人：南京航空航天大学，
类型：发明
国别省市：