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申请/专利权人：北京科技大学

摘要：本发明涉及多相流实验技术领域，特别是指一种基于流向的固液两相流跟踪测速方法及装置。一种基于流向的固液两相流跟踪测速方法包括:在固液两相流实验环境中，使用高速相机进行图像采集，获得固液两相流图像；根据固液两相流图像进行分割，获得固相颗粒分布二值图；根据固相颗粒分布二值图以及预设的图像轮廓查找函数进行计算，得到颗粒形心坐标；根据颗粒形心坐标，通过基于流向约束快速匹配算法进行计算，得到颗粒匹配关系；根据颗粒匹配关系，通过像素标定技术进行速度计算，得到全流场固相颗粒速度矢量。本发明是一种针对固液两相流颗粒识别度效率高、结果精准且测速响应迅速的跟踪测速方法。

主权项：1.一种基于流向的固液两相流跟踪测速方法，其特征在于，所述方法包括：在固液两相流实验环境中，使用高速相机进行图像采集，获得固液两相流图像；根据所述固液两相流图像进行分割，获得固相颗粒分布二值图；其中，所述根据所述固液两相流图像进行分割，获得固相颗粒分布二值图，包括：对所述固液两相流图像，通过高斯混合模型进行分割，获得运动前景二值图；对所述运动前景二值图，通过固体颗粒分割算法进行分割，获得固相颗粒分布二值图；根据所述固相颗粒分布二值图以及预设的图像轮廓查找函数进行计算，得到颗粒形心坐标；根据所述颗粒形心坐标，通过基于流向约束快速匹配算法进行计算，得到颗粒匹配关系；其中，所述根据所述颗粒形心坐标，通过基于流向约束快速匹配算法进行计算，得到颗粒匹配关系，包括：根据所述颗粒形心坐标，获得当前时刻颗粒坐标列表以及下一时刻颗粒坐标列表；基于预设流向特征，对所述当前时刻颗粒坐标列表的坐标进行排序，获得当前时刻有序坐标列表；根据所述当前时刻有序坐标列表以及所述下一时刻颗粒坐标列表进行筛选，获得待匹配颗粒坐标列表；根据所述当前时刻有序坐标列表以及所述待匹配颗粒坐标列表，通过基于流向约束快速匹配算法，对所述当前时刻有序坐标列表中的每个颗粒坐标进行匹配，获得每个颗粒坐标对应的匹配关系；根据所述每个颗粒坐标对应的匹配关系，获得颗粒匹配关系；其中，所述基于流向约束快速匹配算法是根据流动特征进行设计的；所述基于流向约束快速匹配算法用于将当前颗粒的匹配空间压缩，以提高匹配的准确性；所述流动特征是指水体沿着流动方向的流速远大于其他方向的流速；其中，代表第n帧图像中识别出来的p个颗粒坐标，代表第n+1帧图像中识别出来的q个颗粒坐标；对中的坐标在特征方向进行排序，按照特征方向的指向进行遍历，逐个进行匹配；对当前的第n帧中的第k个颗粒依据在特征方向上的坐标值，排除中在特征方向上小于本身的颗粒，计算与剩下的所有颗粒的特征距离；颗粒坐标为x，y，具有x方向和y方向的速度，且主要运动方向为y方向，以y方向为特征方向，待匹配的颗粒坐标用xi，yi表示，计算特征距离计算公式如下式11：dist＝ax-xi2+by-yi21211其中，a，b为松弛因子，a+b＝1，若以y为特征方向，则ab，取a＝0.95，b＝0.05；依据特征距离进行排序，若最小距离大于设定的最大位移阈值，则认为没有颗粒与之匹配；若满足特征距离小于最大位移设定，则选择特征距离最小的待匹配颗粒作为匹配对象，即完成匹配；完成匹配的颗粒，将不再进入待匹配颗粒行列；根据所述颗粒匹配关系，通过像素标定技术进行速度计算，得到全流场固相颗粒速度矢量。

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