[發明專利]基于壓敏漆與光場相機的尺寸與表面壓力測量方法與裝置

有效

• 申請號: 201810041152.4
• 申請日: 2018-01-16
• 公開（公告）號: CN108362469B
• 公開（公告）日: 2019-11-01
• 發明（設計）人: 施圣賢;許晟明;李浩天
• 申請（專利權）人: 上海交通大學
• 主分類號: G01M9/06
• 分類號: G01M9/06
• 代理公司: 上海漢聲知識產權代理有限公司 31236
• 代理人: 莊文莉

1.一種基于壓敏漆與光場相機的三維尺寸與表面壓力的測量方法，其特征在于，包含以下步驟：

圖片獲取步驟：分別獲取模型的壓力信號光場圖片與深度信號光場圖片；

表面壓力分布計算步驟：從壓力信號光場圖片中計算得出模型表面壓力分布圖；

表面深度分布計算步驟：從深度信號光場圖片中計算得出模型表面深度分布圖；

三維壓力分布生成步驟：融合模型表面壓力分布圖的信息與模型表面深度分布圖的信息，生成三維模型壓力分布圖；

所述圖片獲取步驟包含以下步驟：

壓力信號光場圖片獲取步驟：風洞關閉工況與開啟工況下，使用光場相機拍攝紫外光源激發的涂有壓敏漆的模型，分別得到壓力信號光場圖片，并分別記為第一壓力光場圖片、第二壓力光場圖片；

深度信號光場圖片獲取步驟：風洞關閉工況下，使用光場相機拍攝被投影圖案的模型；

所述表面壓力分布計算步驟包含以下步驟：

中心視角圖片獲取步驟：取出第一壓力光場圖片與第二壓力光場圖片中所有微透鏡投影中心對應的像素，將所有取出的像素按微透鏡的位置分布拼合，分別得到第一中心視角圖片與第二中心視角圖片；

旋轉平移糾偏步驟：對第一中心視角圖片與第二中心視角圖片進行旋轉與平移的糾偏，分別獲得糾偏后的第一中心視角圖片與糾偏后的第二中心視角圖片；

光強比例圖片獲取步驟：以糾偏后的第一中心視角圖片作為參考圖片，對糾偏后的第一中心視角圖片對應像素值與糾偏后的第二中心視角圖片對應像素值做除法，得到光強比例圖片；

模型表面壓力計算步驟：基于光強比例圖片計算獲得模型表面壓力。

2.根據權利要求1所述的基于壓敏漆與光場相機的三維尺寸與表面壓力的測量方法，其特征在于，中心視角圖片獲取步驟中，利用小孔成像原理，通過拍攝最小光圈下白板獲取微透鏡投影中心；

旋轉平移糾偏步驟中，基于以下公式獲取旋轉平移參數：

W′_on＝T_(Δx，Δy)R_ΔθW_on

式中：W′_on為經過旋轉平移后的圖片矩陣；T_(Δx，Δy)為平移矩陣；Δx，Δy為平移參數；R_Δθ為旋轉矩陣；Δθ為旋轉參數；W_on為風洞開啟工況的圖片矩陣；(Δθ，Δx，Δy)為旋轉平移參數；argmin_{Δθ，Δx，Δy}()代表括號內代式取極小值時Δθ，Δx，Δy值；sum()為求取括號內矩陣元素值的和的算法；W_off為風洞關閉工況的圖片矩陣；.×代表對應位置的元素相乘；

光強比例圖片獲取步驟中，光強比例圖片通過W_off./W′_on獲得，其中，./代表對應位置的元素相除；

模型表面壓力計算步驟中，基于以下公式計算獲得模型表面壓力：

式中：I為由相機記錄下來的熒光強度；ref為參考值，選取風洞關閉時的數值為參考值；I_ref為參考熒光強度；A₁與A₂均是壓敏漆性能系數；A₁(T)與A₂(T)均為壓敏漆性能系數關于溫度的函數；P為表面壓強；P_ref為參考表面壓強。

3.根據權利要求1所述的基于壓敏漆與光場相機的三維尺寸與表面壓力的測量方法，其特征在于，所述表面深度分布計算步驟包含以下步驟：

深度視覺圖片獲取步驟：對深度信號光場圖片進行中心視角圖片獲取操作，獲取微透鏡投影中心為對稱中心分布，大小為a×a的深度視覺圖片；

EPI斜率輸出步驟：輸出深度視覺圖片中每個像素點的EPI斜率k_epi；

深度計算步驟：根據k_epi計算出模型上的實際深度d。