[发明专利]观测流场中存在复杂壁面的PIV数据修正方法、装置

说明书

本发明提供了一种观测流场中存在复杂壁面的PIV数据修正方法及装置，方法包括：获取观测区域中位于流场内部的区域；获取位于所述流场内部区域的各速度矢量的位置索引；顺序搜索各位置索引周围的相邻数据点，记录所述相邻数据点中位于流场内部区域的各数据点的速度值；计算所述位于流场内部区域的各数据点的速度值的中值；以及计算所述位置索引的速度值与所述中值之间的差值，并根据该差值对所述位置索引的速度值进行修正。本发明通过对位于流场内部区域的各数据点速度值进行中值滤波，从而提高了PIV数据的准确性。

技术领域

本发明涉及风洞测试领域，尤其是涉及一种利用PIV技术在风洞中观测流场的数据修正方法及装置。

背景技术

粒子图像测速技术(PIV)目前是在流体力学和空气动力学测量中广泛采用的一种非接触测量方法。在使用PIV对流场进行测量的过程中，示踪粒子在极短的时间间隔内被高强度激光片光在同一流动平面上至少照亮两次，并使用高分辨相机记录粒子产生的光散射，两次照亮之间示踪粒子的移动距离即代表了流体的移动距离。

在PIV数据处理中，数字PIV图像被分成称为“查询区域”的子区域，通过对相邻时间相关的两幅图像进行互相关处理，根据互相关峰值即可确定每个查询区域中的示踪粒子在跨帧时间内的局部位移矢量。进一步根据跨帧时间和图像的放大倍数可确定流场中的速度分布。

由于数字PIV图像信噪比等问题，某些查询区域互相关得到的互相关峰值为伪峰值，导致速度矢量计算错误。通常难以保证PIV计算得到的流场中的每一个位移矢量都是可靠的，总会或多或少的存在错误向量，因此需要对错误向量进行识别与修正，以提高PIV流场的数据准确度。中值滤波是一种高效可靠的错误向量识别与修正方法，目前在PIV错误向量识别与修正中广泛采用。

然而，基于中值滤波的错误向量识别与修正方法需要在计算区域边界处进行特殊处理，目前已有的处理方法均未考虑观测流场中存在壁面且观测区域为非矩形的情况。

发明内容

本发明旨在提供一种观测流场中存在复杂壁面的PIV数据修正方法、装置，以在观测区域，尤其是非矩形观测区域存在复杂壁面时，提高PIV数据的准确性。

根据本发明的第一方面，提供了一种观测流场中存在复杂壁面的PIV数据修正方法，包括：

获取观测区域中位于流场内部的区域；

获取位于所述流场内部区域的各速度矢量的位置索引；

顺序搜索各位置索引周围的相邻数据点，记录所述相邻数据点中位于流场内部区域的各数据点的速度值；

计算所述位于流场内部区域的各数据点的速度值的中值；以及

计算所述位置索引的速度值与所述中值之间的差值，并根据该差值对所述位置索引的速度值进行修正。

根据可选的实施方式，所述获取观测区域中位于流场内部的区域，包括：根据流场边界和壁面位置确定观测区域中位于流场内部的区域。

根据可选的实施方式，所述观测区域为非矩形观测区域。

根据可选的实施方式，各位置索引周围的相邻数据点数量小于等于8。

根据可选的实施方式，所述计算所述位置索引的速度值与所述中值之间的差值，并根据该差值对所述位置索引的速度值进行修正，包括：将该差值与一阈值进行比较，若差值小于该阈值，则不对该位置索引点的速度值修正；否则，对该位置索引点的速度值进行修正。

根据可选的实施方式，所述对该位置索引点的速度值进行修正，包括：将所述中值更新为该位置索引点的速度值。

根据本发明的第二方面，提供了一种观测流场中存在复杂壁面的PIV数据修正装置，该装置包括：

流场区域获取模块，用于获取观测区域中位于流场内部的区域；