面向非定常流場測量的實時超高速視覺系統(tǒng)設計與實現(xiàn).pdf

1、非定常流場具有運動速度實時變化、測量精度較低等特點，對非定常流場的動力學和運動學特性研究在導彈發(fā)射領域、高速列車動力學研究領域、水利工程領域等諸多領域都具有重要的意義。在流場測量技術(shù)中，PIV流場測量技術(shù)具有非接觸式測量、全場測量和高精度的特點，成為非定常流場測量的重要研究手段。本文主要面向非定常流場精確測量，提出了流場測量實時調(diào)整機理，并基于該測量機理研制了一套超高速實時視覺系統(tǒng)。具體研究工作如下：
　?。?）針對非定常流場速度

2、實時變化的特性，提出了一種實時調(diào)整幀間間隔的流場測量機理。實時調(diào)整是指根據(jù)當前采集到的流場圖像，實時計算出此時流場速度，并根據(jù)當前時刻速度預測下一時刻速度，實時調(diào)整流場圖像的采集時間間隔；
　?。?）研制了一套基于分光跨幀技術(shù)的超高速圖像采集單元。該采集單元選用兩個科學CMOS傳感器作為感光器件，選用FPGA作為處理器，能夠?qū)崿F(xiàn)兩個傳感器的分時觸發(fā)采集。分光跨幀技術(shù)使采集單元擺脫了傳感器本身速度限制，從而實現(xiàn)更低的圖像采集幀間間隔

3、，且最高可在100萬像素分辨率下達1000fps采集速度；
　?。?）研制了一套基于分布式處理器架構(gòu)的超高速圖像處理單元。該處理單元組建了基于交換芯片的SRIO數(shù)據(jù)通信網(wǎng)絡，通過 SRIO數(shù)據(jù)交換網(wǎng)絡，多個處理器可以實現(xiàn)復雜算法的任務分配和高速數(shù)據(jù)通信，實現(xiàn)了流場數(shù)據(jù)的實時處理和存儲，為實時調(diào)整機理的實現(xiàn)提供了處理性能支持；
　　（4）超高速圖像采集單元和超高速圖像處理單元組成了超高速實時視覺系統(tǒng)，進行系統(tǒng)測試，系統(tǒng)可實現(xiàn)2