使用拼接方式得到大范围表面流场图像的方法与流程

本发明涉及了一种不同区域的表面流场通过拼接获得整个大范围表面流场的方法，特别是用于一种利用不同区域分别标定和测量的方法进行各区域表面流场测量，通过拼接技术,从而获取大范围表面流场的处理方法。

背景技术：

由于在表面流场测量中的工业相机的安装和测量区域受限，因此单个相机的测量区域不大，在大范围表面流场中只能够测量其中的一部分区域，而目前需要获取整个表面流场，因此引入拼接技术，对各个区域的流场进行拼接，实现大范围表面流场测量。

技术实现要素：

本申请的发明目的在于提供一种各相机视野范围内区域标定信息的情况下拼接流场的方法，该方法可以在各相机视野范围内分别取N个固定点（N>=3）,利用测量仪器获取这些点的世界坐标，通过各相机拍摄的图片，获得这些点在图像中的坐标，利用这些点的世界坐标和图像坐标实现大范围表面流场的拼接。

为了完成本申请的发明目的，本申请采用以下技术方案：

本发明的一种使用拼接的方式得到大范围表面流场图像的方法，其中：它包括以下步骤：

1） 将至少两个相机分布在整个测量区域的不同位置，各相机的视野范围覆盖整个测量区域；

2） 在每个相机的视野范围的测量区域内，标定出至少4个固定点，利用测量仪器获取出上述固定点的世界坐标；

3） 同时用每个相机对其所对应的测量区域进行拍摄，得到各相机的采集图片，在上述采集图片中获取固定点的坐标；

4） 选出所有固定点的世界坐标X，Y的最小值Xmin，Ymin，以（Xmin，Ymin）点为新世界坐标系的原点位置，新世界坐标系X”、Y”轴方向与世界坐标系X、Y轴方向一致，建立新世界坐标系，并且在此基础上，对世界坐标系进行缩小倍数B，则可以得到新世界坐标系下的所有固定点坐标为

X”=(X-Xmin)/B

Y”=(Y-Ymin)/B

5） 根据每个相机固定点在新世界坐标系下的坐标和每个相机采集图片上固定点的坐标，分别构建各个相机固定点的新世界坐标和固定点的采集图片坐标的映射关系；固定点的新世界坐标为…，固定点的采集图片坐标为…

建立下列关系式：

计算得出式中的K值，

以新世界坐标系中的至少3个固定点为基点，根据下列公式，分别计算出每个相机采集图片中每个点所对应的新世界坐标系下的坐标(X”,Y”)

即通过计算得出X”,Y”坐标；

6） 根据步骤5），将上述X”,Y”坐标画在新世界坐标系下，分别得到每个相机采集图片的映射图片；拼接后得到大范围表面流场图像。

7） 本发明的一种使用拼接方式得到大范围表面流场图像的方法，其中：所述各相机视野范围基本上不重合；

本发明的一种使用拼接方式得到大范围表面流场图像的方法，其中：所述固定点不低于3个点；

本发明的一种使用拼接方式得到大范围表面流场图像的方法，其中：空间分辨率为世界坐标系下任意两个固定点之间的距离与新世界坐标系下上述相同的两个固定点之间的距离的比；

本发明的一种使用拼接方式得到大范围表面流场图像的方法，其中：所述的B为>0的数；

本发明的一种使用拼接方式得到大范围表面流场图像的方法的应用，其中：使用该方法来计算整个流场的实际流速分布，完成大范围表面流场的计算；

本发明的一种使用拼接方式得到大范围表面流场图像的方法的应用，其中：所述整个流场的实际流速是用图像粒子测速或者粒子跟踪测速进行的。

使用本发明的方法，可以用工业相机对表面流场测量中的一部分区域进行拍摄，然后通过计算和拼接技术，对各个区域的流场进行拼接，实现大范围表面流场测量。

附图说明

图1各相机分布示意图；

图2至图5为各个相机所拍摄的采集图片，其中图2为第一相机所拍摄的采集图片，图3为第二相机所拍摄的采集图片，图4为第三相机所拍摄的采集图片，图5为第四相机所拍摄的采集图片；

图6为在世界坐标系下的图像；

图7为在新世界坐标系下的图像。

在图1至图7中，标号1为第一相机；标号2为第二相机；标号3为第三相机；标号4为第四相机；标号11为第一相机所拍摄的采集图片；标号22为第二相机所拍摄的采集图片；标号33为第三相机所拍摄的采集图片；标号44为第四相机所拍摄的采集图片。

具体实施方式

本发明以四个相机：第一相机1；第二相机2；第三相机3；第四相机4为例进行说明。

本发明的一种使用拼接方式得到大范围表面流场图像的方法，它包括以下步骤：

1） 如图1所示，将四个相机：第一相机1、第二相机2、第三相机3和第四相机4分布在整个测量区域的不同位置，上述四个相机的视野范围覆盖整个测量区域，4个相机视野范围基本上不重合；

2） 如图1所示，在每个相机的视野范围的测量区域内，标定出4个固定点，利用测量仪器获取出上述固定点的世界坐标，如图1至图7中所标注黑点为固定点，在图中为了清楚起见，所标注黑点较大，实际上所标注黑点即固定点只是一个坐标点而已；

3） 同时用每个相机对其所对应的测量区域进行拍摄，得到各相机的采集图片即图2-图5，在上述采集图片中获取固定点的坐标；

4） 选出如图6所示的所有固定点的世界坐标X，Y的最小值Xmin，Ymin，以（Xmin，Ymin）点为新世界坐标系的原点位置，新世界坐标系X”、Y”轴方向与世界坐标系X、Y轴方向一致，在此基础上，对世界坐标系缩小倍数B，如图7所示，建立新世界坐标系，则可以得到新世界坐标系下的所有固定点坐标为

X”=(X-Xmin)/B

Y”=(Y-Ymin)/B， B为>0的数，为了清楚起见，本发明B取值为1.5；

5） 根据第一相机1的4个固定点在新世界坐标系下的坐标和第一相机所拍摄的采集图片11上4个固定点的坐标，构建第一相机1的新世界坐标和采集图片的坐标的映射关系；采集图片11中固定点的新世界坐标为…，采集图片的固定点的坐标为…

建立下列关系式：

计算得出式中的K值，

以新世界坐标系中的4个固定点为基点，找出第一相机1的采集图片所对应的新世界坐标系下的坐标（X”，Y”），根据下列公式，计算出第一相机1的采集图片中每个点所对应的新世界坐标系下的坐标(X”,Y”)

即通过计算得出X”,Y”坐标；

6） 根据步骤5）计算出的第一相机1采集图片的映射X”,Y”坐标，将上述坐标画在新世界坐标系下，得到第一相机1采集图片11的映射图片；重复步骤5）和步骤6），得到第二相机2采集图片22的映射图片、第三相机3采集图片33的映射图片和第四相机4采集图片44的映射图片，将它们拼接后的如图7所示的大图像。

空间分辨率为世界坐标系下任意两个固定点之间的距离与新世界坐标系下上述相同的两个固定点之间的距离的比。

本发明的方法是用于来计算整个流场的实际流速分布，完成大范围表面流场的计算，该整个流场的实际流速是用图像粒子测速或者粒子跟踪测速进行的。

以上描述是对本发明的解释，不是对发明的限定，本发明所限定的范围参见权利要求，在不违背本发明的精神的情况下，本发明可以作任何形式的修改。