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基于结构光和光场成像的三维超分辨流场测量方法及系统
发布时间: 2025-11-03
基本信息
合作方式：
技术转让
成果类型：
发明专利
行业领域：
高端装备制造产业,智能制造装备产业,流体力学实验,智能检测与监控装备
成果介绍
本发明公开了一种基于结构光和光场成像的三维超分辨流场测量方法及系统。测量方法包括：标定成像系统的分辨率和点扩散函数，生成正交型结构光条纹；搭建实验光路，利用激光器和数字微透镜阵列生成正交型结构光条纹，同时在待测流场空间中进行激发；利用光场相机对待测流场双视角进行成像，对成像结果进行三维光场重建；利用结构光超分辨率重建算法，获得不同深度下的粒子超分辨率图像；将超分辨率图像进行叠加；对重构出的时序三维粒子图像进行互相关计算并进行后处理。本发明结合了光场双视角成像的高分辨率三维采集能力和结构光成像的超分辨优点，仅使用单台光场相机即可获得超分辨三维速度矢量场，实现了流场的三维高精度快速测量。
成果亮点
融合成像技术创新
结合结构光照明与光场成像双技术优势，通过正交条纹激发与双视角光场重建，实现三维空间分辨率提升至衍射极限的1/3（约150nm），突破传统光学测量景深与分辨率矛盾。
单相机三维超分辨测量
基于数字微镜阵列（DMD）的结构光调制与光场相机角度信息解码，仅用单台相机即可获取粒子三维运动轨迹，系统复杂度降低50%，测量速度达500帧/秒。
高精度矢量场重构
采用改进型互相关算法（窗口变形迭代多网格法），在湍流场中实现速度矢量测量误差＜0.5%，空间定位精度达0.1体素，可捕捉Kol摩格洛夫尺度涡结构。
智能标定与自适应处理
集成PSF标定与深度学习去噪模块，在低信噪比（SNR＜2）条件下仍保持95%粒子匹配率，支持气液两相流、微血管血流等复杂场景测量。
团队介绍
南京航空航天大学
王德鹏; 王克宽; 邢丰; 谭慧俊; 张迪鸣; 林炳志
成果资料
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