[發明專利]一種測量粒子粒徑的方法

無效

• 申請號: 200710040310.6
• 申請日: 2007-04-29
• 公開（公告）號: CN101295024A
• 公開（公告）日: 2008-10-29
• 發明（設計）人: 吳志軍;田志松;黃成杰;李治龍;李理光
• 申請（專利權）人: 同濟大學
• 主分類號: G01T5/00
• 分類號: G01T5/00;G01T5/02;G01C11/00
• 代理公司: 上海智信專利代理有限公司
• 代理人: 吳林松

1.一種測量粒子粒徑的方法，其特征在于：使用配備雙相機的粒子圖像速 度場儀成像系統拍攝流場粒子圖像，以激光片光脈沖照射流場，處于不同前向角 的兩相機同時單次曝光，獲得兩幅流場的具有灰度差異的粒子圖像，經圖像處理 技術預處理后，利用雙目視覺匹配實現同一粒子在兩幅圖像上對應兩粒子像點的 配對，由兩粒子像點的灰度值總和經粒徑求解公式得到粒子粒徑大小，從而獲得 整個流場的粒度分布信息；

包括：

(1)設定激光器發射的激光的波長λ、所用相機鏡頭前加裝的孔板上的正 方形小孔的邊長b′、激光光路與兩個相機光軸的夾角即前向角θ₁和θ₂、相機鏡頭 中心至相機光軸與激光光路交點的距離d₁、激光片光脈沖寬度即相機曝光時間 t；相機快門開啟的持續時間T以及決定激光片光脈沖光強I的激光器輸出功率 P；并將各個參數輸入計算機；

(2)使用配備雙相機的粒子圖像速度場儀成像系統發射一束激光片光脈沖 照明流場，兩個具有不同前向角的相機伴隨激光脈沖同時進行單次曝光，獲得流 場的兩幅具有灰度差異的單次曝光粒子圖像，輸入計算機；

(3)針對本發明以粒子像點灰度值總和作為粒徑計算主要參數，預處理必 須盡可能保留粒子像點原始信息的要求，主要采用背景噪聲和單點噪聲降噪處 理，根據不同流場特性及實際處理要求可進一步選擇采用合適的圖像幾何校正、 平滑和元素分割數字圖像處理技術中的一種或多種技術對粒子圖像作預處理，改 善圖像質量；

(4)采用合適的算子與方法對粒子圖像作邊緣檢測，區分出圖像上的各個 不同粒子像點，以粒子像點的重心作為中心點，得到粒子像點的中心位置x和y， 統計粒子像點占據的像素數量作為粒子像點面積S；以粒子像點在預處理后粒子 圖像上對應各像素的灰度值之和作為粒子像點灰度值總和G；

(5)粒子所成像點在粒子圖像上的位置與相機前向角存在一定關系，根據 這一關系可獲得具有不同前向角兩相機拍攝粒子圖像上各像素對應關系，此即為 雙目視覺匹配關系，以此關系為基礎，由步驟(4)中所得真實粒子在一張圖像 上所成粒子像點的中心位置求得在另一張圖像上的對應位置，中心點位于此對應 位置的粒子像點便是真實粒子在另一張圖像上所成的粒子像點，從而實現同一粒 子在兩幅圖像上對應不同灰度粒子像點的配對，并擴展至整個粒子圖像；

(6)通過步驟(1)中獲得的配備雙相機的粒子圖像速度場儀成像系統的各 個參數，利用公式(a)，求得粒徑求解系數k，根據粒子圖像上各粒子成對兩粒 子像點的不同灰度信息，利用基于粒子圖像灰度差異的粒度求解公式(b)即可 獲得各個粒子的粒徑大小a，從而得到整個流場的粒度信息；

KKMλb′2I4π2d14t=k---(a)]]>

a=G2-G1k(1θ23-1θ13)---(b)]]>

其中，K為相機曝光能量轉化為圖像灰度的系數、K_M為功率當量、a為粒 子直徑；G₁是單個真實粒子在前向角為θ₁的相機獲得的粒子圖像上對應粒 子像點的灰度值總和；G₂是同一真實粒子在前向角為θ₂的相機獲得的粒子 圖像中對應粒子像點的灰度值總和。

2.根據權利要求1所述的測量粒子粒徑的方法，其特征在于：還包括：將獲 得整個流場的粒子粒徑信息以圖像的形式顯示在計算機屏幕上，或由打印機輸 出。