[发明专利]一种测量粒子粒径的方法

权利要求书

1.一种测量粒子粒径的方法，其特征在于：使用配备双相机的粒子图像速 度场仪成像系统拍摄流场粒子图像，以激光片光脉冲照射流场，处于不同前向角 的两相机同时单次曝光，获得两幅流场的具有灰度差异的粒子图像，经图像处理 技术预处理后，利用双目视觉匹配实现同一粒子在两幅图像上对应两粒子像点的 配对，由两粒子像点的灰度值总和经粒径求解公式得到粒子粒径大小，从而获得 整个流场的粒度分布信息；

包括：

(1)设定激光器发射的激光的波长λ、所用相机镜头前加装的孔板上的正 方形小孔的边长b′、激光光路与两个相机光轴的夹角即前向角θ₁和θ₂、相机镜头 中心至相机光轴与激光光路交点的距离d₁、激光片光脉冲宽度即相机曝光时间 t；相机快门开启的持续时间T以及决定激光片光脉冲光强I的激光器输出功率 P；并将各个参数输入计算机；

(2)使用配备双相机的粒子图像速度场仪成像系统发射一束激光片光脉冲 照明流场，两个具有不同前向角的相机伴随激光脉冲同时进行单次曝光，获得流 场的两幅具有灰度差异的单次曝光粒子图像，输入计算机；

(3)针对本发明以粒子像点灰度值总和作为粒径计算主要参数，预处理必 须尽可能保留粒子像点原始信息的要求，主要采用背景噪声和单点噪声降噪处 理，根据不同流场特性及实际处理要求可进一步选择采用合适的图像几何校正、 平滑和元素分割数字图像处理技术中的一种或多种技术对粒子图像作预处理，改 善图像质量；

(4)采用合适的算子与方法对粒子图像作边缘检测，区分出图像上的各个 不同粒子像点，以粒子像点的重心作为中心点，得到粒子像点的中心位置x和y， 统计粒子像点占据的像素数量作为粒子像点面积S；以粒子像点在预处理后粒子 图像上对应各像素的灰度值之和作为粒子像点灰度值总和G；

(5)粒子所成像点在粒子图像上的位置与相机前向角存在一定关系，根据 这一关系可获得具有不同前向角两相机拍摄粒子图像上各像素对应关系，此即为 双目视觉匹配关系，以此关系为基础，由步骤(4)中所得真实粒子在一张图像 上所成粒子像点的中心位置求得在另一张图像上的对应位置，中心点位于此对应 位置的粒子像点便是真实粒子在另一张图像上所成的粒子像点，从而实现同一粒 子在两幅图像上对应不同灰度粒子像点的配对，并扩展至整个粒子图像；

(6)通过步骤(1)中获得的配备双相机的粒子图像速度场仪成像系统的各 个参数，利用公式(a)，求得粒径求解系数k，根据粒子图像上各粒子成对两粒 子像点的不同灰度信息，利用基于粒子图像灰度差异的粒度求解公式(b)即可 获得各个粒子的粒径大小a，从而得到整个流场的粒度信息；

KKMλb′2I4π2d14t=k---(a)]]>

a=G2-G1k(1θ23-1θ13)---(b)]]>

其中，K为相机曝光能量转化为图像灰度的系数、K_M为功率当量、a为粒 子直径；G₁是单个真实粒子在前向角为θ₁的相机获得的粒子图像上对应粒 子像点的灰度值总和；G₂是同一真实粒子在前向角为θ₂的相机获得的粒子 图像中对应粒子像点的灰度值总和。

2.根据权利要求1所述的测量粒子粒径的方法，其特征在于：还包括：将获 得整个流场的粒子粒径信息以图像的形式显示在计算机屏幕上，或由打印机输 出。