高速稀疏流场速度确定方法、装置及设备

本申请涉及流体测试及图像处理，具体而言，涉及一种高速稀疏流场速度确定方法、装置及设备。

背景技术：

1、目前，在多相流体力学测试领域，获取流场中离散相（如液滴、固体颗粒）的速度场分布是研究多相混合、流动损失及评估下游碰撞/污染风险的基础。在针对高速喷射流场中离散相的图像法测量中，存在以下技术限制：

2、在单相流体测量中，可通过人工均匀布撒高浓度示踪粒子以保证图像互相关计算的精度。然而，在多相流场（如喷雾流、喷管排气羽流）的实际测量中，目标测量物为流场中自生形成的离散相颗粒或污染液滴，其空间分布由流动动力学决定且通常极度稀疏。在此工况下，由于piv查询窗口内有效粒子数量不足，互相关算法无法获得有效的相关系数峰值，极易产生大量伪矢量，使得计算失效，导致高速稀疏流场中粒子的误匹配率高。

技术实现思路

1、本申请实施例的目的在于提供一种高速稀疏流场速度确定方法、装置及设备，用以解决了现有技术存在的上述问题，可提高高速稀疏流场中粒子的匹配准确度。

2、第一方面，提供了一种高速稀疏流场速度确定方法，该方法可以包括：

3、采集多组双帧图像对；对于每一组所述双帧图像对中的每一帧图像，提取该图像中粒子的特征信息；

4、基于所述特征信息，将多组所述双帧图像对中的第一帧图像和第二帧图像分别进行累加重构，得到累加第一帧图像和累加第二帧图像；对所述累加第一帧图像和缩水累加第二帧图像进行互相关处理，得到引导速度场；

5、针对每一组所述双帧图像对，利用所述引导速度场和所述特征信息，预测第一帧图像中的粒子在第二帧图像中的匹配粒子，输出所述匹配粒子的匹配信息；

6、若基于所述匹配信息确定满足预设的收敛条件，则基于所述匹配粒子的匹配信息，输出高空间分辨率速度场。

7、第二方面，提供了一种高速稀疏流场速度确定装置，该装置可以包括：

8、提取模块，用于采集多组双帧图像对；对于每一组所述双帧图像对中的每一帧图像，提取该图像中粒子的特征信息；

9、互相关模块，用于基于所述特征信息，将多组所述双帧图像对中的第一帧图像和第二帧图像分别进行累加重构，得到累加第一帧图像和累加第二帧图像；对所述累加第一帧图像和缩水累加第二帧图像进行互相关处理，得到引导速度场；

10、预测模块，用于针对每一组所述双帧图像对，利用所述引导速度场和所述特征信息，预测第一帧图像中的粒子在第二帧图像中的匹配粒子，输出所述匹配粒子的匹配信息；

11、输出模块，用于若基于所述匹配信息确定满足预设的收敛条件，则基于所述匹配粒子的匹配信息，输出高空间分辨率速度场。

12、第三方面，提供了一种电子设备，该电子设备包括处理器、通信接口、存储器和通信总线，其中，处理器，通信接口，存储器通过通信总线完成相互间的通信；

13、存储器，用于存放计算机程序；

14、处理器，用于执行存储器上所存放的程序时，实现上述第一方面中任一所述的方法步骤。

15、第四方面，提供了一种计算机可读存储介质，该计算机可读存储介质内存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现上述第一方面中任一所述的方法步骤。

16、本申请实施例提供的一种高速稀疏流场速度确定方法、装置及设备，采集多组双帧图像对；对于每一组双帧图像对中的每一帧图像，提取该图像中粒子的特征信息。基于特征信息，将多组双帧图像对中的第一帧图像和第二帧图像分别进行累加重构，得到累加第一帧图像和累加第二帧图像；对累加第一帧图像和缩水累加第二帧图像进行互相关处理，得到引导速度场。针对每一组双帧图像对，利用引导速度场和特征信息，预测第一帧图像中的粒子在第二帧图像中的匹配粒子，输出匹配粒子的匹配信息。若基于匹配信息确定满足预设的收敛条件，则基于匹配粒子的匹配信息，输出高空间分辨率速度场。本方案中，通过将多组独立采集的包括稀疏粒子的图像进行重构叠加，构建高粒子密度的累加第一帧图像和累加第二帧图像，从而提取出引导速度场，在单粒子跟踪阶段，利用引导速度场对单组双帧图像对中的稀疏粒子进行位置预测，得到第一帧图像中的粒子在第二帧图像中的匹配粒子，有效解决了高速、大位移颗粒在传统ptv算法中极易发生的匹配多义性问题，进而解决了高速稀疏流场中粒子匹配率低和误匹配率高的问题。

1.一种高速稀疏流场速度确定方法，其特征在于，包括：

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，针对每一组所述双帧图像对，利用所述引导速度场和所述特征信息，预测第一帧图像中的粒子在第二帧图像中的匹配粒子，输出所述匹配粒子的匹配信息，包括：

3.如权利要求2所述的方法，其特征在于，针对每一组所述双帧图像对，利用所述引导速度场，预测第一帧图像中的粒子在第二帧图像中的预测位置，包括：

4.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述特征信息包括各粒子的位置坐标；基于所述特征信息，将多组所述双帧图像对中的第一帧图像和第二帧图像分别进行累加重构，得到累加第一帧图像和累加第二帧图像，包括：

5.如权利要求1所述的方法，其特征在于，对所述累加第一帧图像和缩水累加第二帧图像进行互相关处理，得到引导速度场，包括：

6.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述匹配粒子的匹配信息包括相对位移矢量；基于所述匹配信息确定是否满足预设的收敛条件，包括：

7.如权利要求6所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：

8.一种高速稀疏流场速度确定装置，其特征在于，所述装置包括：

9.一种电子设备，其特征在于，所述电子设备包括处理器、通信接口、存储器和通信总线，其中，处理器，通信接口，存储器通过通信总线完成相互间的通信；

10.一种计算机可读存储介质，其特征在于，所述计算机可读存储介质内存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现权利要求1-7任一所述的方法。