[发明专利]一种基于物理学的改善粒子图像测速稳健性光流方法

说明书

本发明公开了一种基于物理学的改善粒子图像测速稳健性光流方法，包括如下步骤：S1、稳健能量泛函的构建；S2、复核数据项的构建；S3、平滑项的选择；S4、惩罚函数的构建；S5、模型能量泛函极小化处理；S6、光流计算；本发明提供一种基于物理学的改善粒子图像测速稳健性光流方法，本发明涵盖了稳健能量泛函的构建；复核数据项的构建；平滑项的选择；惩罚函数的构建；模型能量泛函极小化处理；光流计算活动粒子图像测速稳健性高；本发明中进一步在所述稳健能量泛函的构建过程中，首先构建基于物理学的光流约束方程；而后针对光流约束方程偏微分变化；最后依据变化结果生成稳健能量泛函，能量泛函通用性高。

技术领域

本发明属于粒子图像测速技术领域，具体为一种基于物理学的改善粒子图像测速稳健性光流方法。

背景技术

粒子图像测速是一种用多次摄像以记录流场中粒子的位置，并分析摄得的图像，从而测出流动速度的方法。本质上是流场显示技术的新发展.传统流动显示是实验流体力学的一个重要组成部分，它的主要任务是把流动的某些性质加以直观表示，以便对流动获得全面发展的认识，因而成了实验流体力学中一个长盛不衰的课题；

从应用方面来说，流体力学及空气动力学研究中流体速度场测量对于了解复杂流体具有重大意义。流体运动是一种典型的非刚性运动，其计算需基于图像处理技术。可通过对运动图像序列分析获得局部流体运动矢量大小、方向及分布情况，进而可获取诸如粘性及涡流场分布等物理特性。通常情况下，由于运动物体透明或不易通过光学设备观测，需将可见粒子置入被测物，以通过估计粒子运动矢量间接获得流体运动特征，此即谓粒子图像测速。

然而传统的粒子图像测速光流方法，稳健性差，光流计算效率低且精确度不理想，为此，我们推出了一种基于物理学的改善粒子图像测速稳健性光流方法。

发明内容

本发明的目的在于：为了解决传统的粒子图像测速光流方法，稳健性差，光流计算效率低且精确度不理想的技术问题，提供一种基于物理学的改善粒子图像测速稳健性光流方法。

本发明采用的技术方案如下：

一种基于物理学的改善粒子图像测速稳健性光流方法，包括如下步骤：

S1、稳健能量泛函的构建；

S2、复核数据项的构建；

S3、平滑项的选择；

S4、惩罚函数的构建；

S5、模型能量泛函极小化处理；

S6、光流计算。

其中，所述S1中稳健能量泛函的构建，其具体步骤如下：

S101、构建基于物理学的光流约束方程；

S102、针对光流约束方程偏微分变化；

S103、依据变化结果生成稳健能量泛函。

其中，所述S2中复核数据项的构建，其具体步骤如下：

S201、获得亮度图像数据；

S202、获得梯度图像数据；

S203、获得色差图像数据；

S204、构建亮度、梯度和色差的复合光流数据模型。

其中，所述S3中平滑项的选择，其具体步骤如下：

S301、全局平滑模型构建；

S302、全局平滑模型的验证和修正。

其中，所述S4中惩罚函数的构建，其具体步骤如下：

S401、引入二次惩罚函数；