[发明专利]一种基于相关匹配的粒子聚焦两点像测速方法

权利要求书

1.一种基于相关匹配的粒子聚焦两点像测速方法，其特征在于，所述测速方法包括以下步骤：

1)定位两点像，利用干涉粒子成像系统，记录时间序列的粒子聚焦两点像P(x,y；t_i)，i＝1,2,...，将聚焦两点像与粒子掩模像进行相关运算，其峰值位置即为两点像的位置坐标；

2)亚像素定位，对两点像的位置坐标，结合质心法，得到亚像素的位置坐标(xⁱ,yⁱ；t_i)；

3)粒子跟踪匹配，设第一帧图像和第二帧图像中的粒子两点像分别为和粒子像的位置坐标分别为(x¹,y¹；t₁)和(x²,y²；t₂)，j为粒子序列数，将第一帧中任一粒子作为目标粒子，对目标粒子进行跟踪匹配；

4)粒子速度测量，对匹配粒子对，利用v＝Δs/(MΔt)计算得到粒子速度，式中为匹配粒子聚焦像的位移，M为干涉粒子成像系统放大率，Δt为时间间隔；

其中，所述对目标粒子进行跟踪匹配的步骤具体为：

第一步：确定可能匹配的候选粒子，根据最大位移和速度方向准则搜索候选粒子，以为圆心，某一搜索区域在第二帧中搜索可能匹配的候选粒子，搜索区域设为以

即为半径的圆内，D_max＝v_maxΔt，v_max为粒子运动的最大速度；

再根据向量与x轴夹角θ，0≤θ＝arctan((y²-y¹)/(x²-x¹))≤π，确定可能匹配的候选粒子

第二步：匹配粒子对，对第一步确定的候选粒子，若只有一个候选粒子，则该候选粒子即为匹配粒子；若有多个候选粒子时，计算目标粒子与候选粒子相关值，若最大相关峰值数目为1，该粒子即为的匹配粒子；若最大相关峰值数目大于1，根据粒子场中粒子运动一致性准则，选择最大概率运动方向上的粒子作为匹配粒子。

2.根据权利要求1所述的一种基于相关匹配的粒子聚焦两点像测速方法，其特征在于，

当互相关的峰值分布平坦时，即满足|C₀-C_-1|＜ε和/或|C₀-C₊₁|＜ε条件时，粒子两点像的位置坐标(x,y)由下式给出：

其中，C₀、C_-1和C₊₁分别是离散互相关的峰值以及其邻近坐标的相关值，对应的位置坐标分别记为(x₀,y₀)、(x_-1,y₀)/(x₀,y_-1)和(x₊₁,y₀)/(x₀,y₊₁)，ε为预设值。