项目名称: 时变正交光偏折投影场定量视频测量及其三维重建

项目编号: No.11472297

项目类型: 面上项目

立项/批准年度: 2015

项目学科: 数理科学和化学

项目作者: 黄叙辉

作者单位: 中国空气动力研究与发展中心

项目金额: 78万元

中文摘要: 背景纹影技术适于在高速与高超风洞试验中测得正交光偏折投影场时序数据,但这类数据的三维重建在数学上属不适定问题,故,本项目探索风洞试验中的光传输轨迹测量与时变复杂流场显示新方法、新观念:①揭示多尺度时变流场结构下正交光偏折投影场测量误差的产生机理,研究光偏折投影场定量测量的标定方法,创建多参数(包括背景设计参数、光路参数、相机时间/空间分辨参数、多尺度流动结构参数)的正交光偏折投影场测量误差控制及其敏度分析模型,最小化测量误差;②研究流动结构与正交光偏折投影场结构的时空关联特征挖掘模型,建立先验知识提取方法和空间基函数构造方法,提出附加正交光偏折投影场非特征结构影响模型的流动结构三维重建新方法,即利用大尺度流动结构空间基函数重建流动特征结构,再叠加非特征结构影响模型重建的流动结构,解决正交光偏折投影场三维重建面临的欠定与高计算复杂度问题。开展实验研究,分析、评价和完善所建立的方法与模型。

中文关键词: 光偏折测量;三维重建;风洞试验;光偏折层析;视频测量

英文摘要: It is suitable to measure the time-series data of orthogonal projected ray deflection fields by background oriented Schlieren techniques for the high-speed and hypersonic wind tunnel testing, but the 3D reconstruction with this sort of data is ill-posed mathematically. Therefore, a new method and novel ideas for ray trace and complex flow field visualization with time-varying in wind tunnel testing, is explored by this project: ①to reveal the mechanism of measuring errors for the orthogonal projected ray deflection fields under the multi-scale flow field structures with time-varying, the calibration methods of the projected ray deflection fields are researched, the multiple-parameter(including the background design parameters, optical path parameters, the time/space resolution of camera, multi-scale flow structural parameters) measuring error control and its sensitivity analysis models are created to minimize the measuring error of orthogonal projected ray deflection fields; ②a mining model for association features between multi-scale flow structural and orthogonal projected deflection fields are studied, the construction method of spatial basis functions and the methods to extract the prior knowledge are established, a new method of 3D reconstruction of orthogonal projected ray deflection fields with the additional non-feature structures model is presented, the 3D reconstruction results from non-feature structures affect model, is overlaid to 3D reconstruction of feature structures achieving by the spatial basis functions of the large-scale flow structure, then, the problems of underdetermined systems and high computational complexity faced by 3D reconstruction of orthogonal projected ray deflection fields, are solved. The experiments are carried out to evaluate and improve the method and the model established in this project.

英文关键词: ray deflection measurement;3D reconstruction;wind tunnel test;deflectometric tomography;videogrammetric measurement

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