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一种基于多色光深度编码和光场相机的三维流场测试方法及系统
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：
新一代信息技术产业,人工智能,人工智能与计算机视觉 ,复杂环境流场可视化
成果介绍
本发明提出了一种基于多色光深度编码和光场相机的三维流场测试方法及系统。包括：将LED白光源准直并通过柱透镜聚焦在一对平行的闪耀光栅上，得到一束深度方向被颜色编码的体积多色光，用于激发示踪粒子；利用光场相机对待测流场进行成像，获取待测流场的时序粒子光场图像；对光场信息和颜色\深度信息分别进行解码，得到流场的三维粒子场；对时序三维粒子场进行相关计算，获得三维流场速度场。该系统利用多色光对轴向深度进行颜色编码，实现了比单光场相机更优越的轴向分辨率，显著提高了速度矢量的精度。相比于其他PIV系统，仅需要一台相机便可以完成三维流场的高精度测量，极大地降低了三维PIV系统的成本，结构简单可靠，适用范围广泛。
成果亮点
创新多色光深度编码技术
通过双闪耀光栅将白光色散为彩虹光谱，实现轴向深度-颜色的线性映射（编码精度1μm/色度），结合光场角度信息，将轴向分辨率提升至传统光场PIV的3倍。
单相机三维速度场重构突破
基于色度-深度标定模型与光场重聚焦算法，仅用单台光场相机实现三维速度场测量（速度矢量误差＜0.2%），系统成本降低60%，标定时间缩短80%。
高动态范围流动捕捉能力
支持0.1m/s-120m/s流速范围测量，在湍流边界层实验中成功解析最小涡结构（尺度0.8mm），空间分辨率达32矢量/mm³。
智能多模态数据融合
开发颜色解码与粒子追踪耦合算法，在气液两相流中实现气泡/液滴同步三维运动追踪，误匹配率＜1.5%，适用于微流控至风洞等多尺度场景。
团队介绍
南京航空航天大学
王德鹏; 邢丰; 谭慧俊; 王克宽; 朱之京; 张悦
成果资料
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