【摘 要】
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基于块匹配的粒子图像测速技术在流场研究中得到了广泛的应用,但流场图像序列庞大的计算量和有限的计算精度制约了PIV技术应用的拓展.针对以上问题,该文主要对PIV技术的计算
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基于块匹配的粒子图像测速技术在流场研究中得到了广泛的应用,但流场图像序列庞大的计算量和有限的计算精度制约了PIV技术应用的拓展.针对以上问题,该文主要对PIV技术的计算加速和精度控制进行了研究.首先该文首先对块匹配的机理进行了深入推导,得到考虑噪声影响的图像信号的匹配检测器模型,由此模型导出相关系数图像检测方法.从向量范数的角度导出平均误差准则、均方误差准则和彩色图像的块匹配准则.还提出块熵的概念对矢量精度进行控制.该文对块匹配深入研究之后,提出了多种用于块匹配计算加速的优化算法.FFT是一种有效的块匹配加速算法.SAD、MSE准则在一定程度上也可实现PIV计算加速.该文提出了一系列快速高效的块搜索算法,包括三步、多重、交叉等快速搜索算法,尤其是随后提出的利用流场连续性得到的有目标搜索和自适应快速搜索算法,是两种高精度、高效率的算法.该文对矢量场精度控制的研究,主要放在错误矢量的处理上.提出了基于模糊决策的错误矢量识别方法.针对错误矢量的处理和校正,该文提出了矢量的中值滤波、基于高斯系数的矢量插值和基于流场连续性方程的矢量插值.为得到高分辨率位移矢量,该文还提出块位移的亚像素插值处理.该文还对数字图像处理在PIV计算中的应用做了详细介绍.用面向对象技术开发出一套有较强的封装性、可靠性、可重用性和可扩展性的PIV计算系统,该文提出的多数方法在软件系统中都得到实现.
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