《時變正交光偏折投影場定量視頻測量及其三維重建》是依託中國空氣動力研究與發展中心，由黃敘輝擔任項目負責人的面上項目。
基本介紹
- 中文名：時變正交光偏折投影場定量視頻測量及其三維重建
- 項目類別：面上項目
- 項目負責人：黃敘輝
- 依託單位：中國空氣動力研究與發展中心
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
背景紋影技術適於在高速與高超風洞試驗中測得正交光偏折投影場時序數據，但這類數據的三維重建在數學上屬不適定問題，故，本項目探索風洞試驗中的光傳輸軌跡測量與時變複雜流場顯示新方法、新觀念：①揭示多尺度時變流場結構下正交光偏折投影場測量誤差的產生機理，研究光偏折投影場定量測量的標定方法，創建多參數（包括背景設計參數、光路參數、相機時間/空間分辨參數、多尺度流動結構參數）的正交光偏折投影場測量誤差控制及其敏度分析模型，最小化測量誤差；②研究流動結構與正交光偏折投影場結構的時空關聯特徵挖掘模型，建立先驗知識提取方法和空間基函式構造方法，提出附加正交光偏折投影場非特徵結構影響模型的流動結構三維重建新方法，即利用大尺度流動結構空間基函式重建流動特徵結構，再疊加非特徵結構影響模型重建的流動結構，解決正交光偏折投影場三維重建面臨的欠定與高計算複雜度問題。開展實驗研究，分析、評價和完善所建立的方法與模型。
結題摘要
背景紋影技術適於在高速與高超風洞試驗中測得正交光偏折投影場時序數據， 但這類數據的三維重建在數學上屬不適定問題，故，本項目探索風洞試驗中的光傳輸軌跡測量與時變複雜流場顯示新方法、新觀念：（1）為了定量顯示空腔高速複雜流動結構，本文採用均布的小圓點作為背景紋影（BOS）的背景點，利用視頻測量(VM)成熟的小圓點圖像定位與匹配技術，克服了現有圖像互相關技術對BOS的限制；另一方面，推導非平行光穿過流場的偏折位移/角計算公式，基於VM的共線方程，準確計算從背景點到相機攝影中心的光束穿過流場產生的偏折位移場和光程差場。FL-21風洞的某空腔高速（0.6≤Ma≤2.0）複雜流動結構的視頻測量結果表明：本方法可清楚分辨出亞微米量級的光程差差異與微弧度量級的偏折角差異，定量顯示空腔高速流動產生的波/渦/剪下層的位置、強弱及其相互關係，為複雜流動結構與氣動光學效應的測量與顯示提供新的途徑，其光路簡單、無需價格昂貴的相干光源，因此，具有巨大套用前景。（2）建立了光偏折位移場視頻測量的靈敏度計算公式,在微弱壓縮波測量中得到套用，其中測得的10度錐頭部微弱壓縮波馬赫角與理論值吻合。（3）提出聯合目標特徵的光學偏折場的代數疊代重建方法，以及約束添加方法和求解方法等。最後，通過噴射氣流的模擬實驗，實現了約束條件下流場的近似重建，驗證了本文方法的可行性和正確性。（4）建立的光偏折位移場視頻測量技術，已套用到國防973（613240）項目“大尺度空腔高速複雜流動/振動/噪聲耦合機理及控制方法研究”，直接作為在研軍機型號彈艙及內埋武器系統研製的空腔流動/振動/噪聲集成觀測，為流動/振動/噪聲耦合特性提供觀測手段，評估驗證流動/振動/噪聲特性。
