[发明专利]液膜轴向流动参数双视角测量方法

权利要求书

1.一种液膜轴向流动参数双视角测量方法，其特征是，步骤是：

1)调整片状激光，使光平面通过圆形管道的垂直中心轴线并照亮流场，激发溶解有特定荧光溶剂的沿管道轴向的液膜产生荧光；

2)高速摄像机垂直于激光平面，并尽量使其光轴对准管道中心，在高速摄像机前放置两组对称光轴分布的反射镜组，其折光分光光路形成两台互成角度的虚拟摄像机，以一定交汇角分别从两侧拍摄沿管道轴向的液膜双视角图像；

3)对左、右虚拟摄像机摄取的轴向液膜双视角荧光图像进行处理，包括灰度化、差影反色、阈值分割、形态学、畸变校正、图像融合，准确提取液膜流动参数，并对其时空流动结构和特性进行分析研究；

步骤2)进一步地，根据高速摄像机工作距以及测量需求的不同，分为以下三种情况：

(a)左虚拟摄像机拍摄管道左侧的轴向液膜信息，右虚拟摄像机拍摄管道右侧的轴向液膜信息；

(b)左、右虚拟摄像机同时拍摄管道左、右两侧的轴向液膜信息；

(c)左虚拟摄像机拍摄管道右侧的轴向液膜信息，右虚拟摄像机拍摄管道左侧的轴向液膜信息；

在满足条件(b)时，左、右虚拟摄像机可以同时拍摄到管道两侧的轴向液膜，能够获取更多的液膜流动信息并进行信息的融合；条件(a)和(c)满足不同管径和工作距下轴向液膜双视角测量的需要，通过结构参数调整，改变公共视场区域的位置和大小，进而满足不同管道和测量环境的需求。

2.如权利要求1所述的液膜轴向流动参数双视角测量方法，其特征是，在实际拍摄中，根据管径大小、工作距以及测量需求，优化高速摄像机与反射镜组结构参数，调整如高速摄像机到管道的距离，两侧反射镜组到中心光轴的水平距离或高速摄像机到中心反射镜组的垂直距离，使其满足上述条件之一的轴向液膜双视角测量。

3.如权利要求1所述的液膜轴向流动参数双视角测量方法，其特征是，一个双视角测量的公共视场实例中，R_max为可测最大管道半径，β为摄像机像面对透视中心的张角，其公共视场宽度w为：

当时，最大视场宽度w_max为：

此时可测最大管径近似为：

由于虚拟摄像机到反射镜组的垂直距离h₁为：

h₁＝h₂cosθ+dsin 2(α-γ)

其中，h₀为中心反射镜组R_c到公共视场的最近距离，h₁为虚拟摄像机到反射镜组的垂直距离，Δh为双视角公共视场深度；

为了调整方便，不改变镜组之间的角度关系，即保持中心反射镜组与摄像机光轴之间的夹角α、虚拟摄像机光轴与高速摄像机光轴之间的夹角θ、以及两侧反射镜与中心反射镜组的夹角γ不变，增大两侧反射镜组到中轴线的距离d，或增大中心反射镜组到高速摄像机的垂直距离h₂，增大公共视场，进而增大公共视场内双视角测量的最大管径，在测量传感器底座上开设竖直及水平调整键槽，两侧的反射镜组和高速摄像机均固定在键槽上，并根据需要调整到不同的位置。