“摇动盒子”：一种高效、准确的层析粒子

（论文部分内容摘抄）

利用粒子位置预测的跟踪速度(血流层断层扫描仪)方法。自外国公司于2005年推出血流层断层扫描仪(TOMO-PIV)以来，它被迅速接受为三维流体测量的可靠和精确的平均值。应用范围从空气中的高分辨率测量到水中的时间分辨测量[4和在空气中。与几乎所有三维测量技术一样，TOMO-PIV必须从二维相机图像中扣除所用粒子示踪器的空间位置。使用迭代方法进行这种重建，使用像算法将粒子重建为一个体素空间中的强度峰，与基于粒子三角学的三维粒子跟踪等其他方法相比，可以获得更高的种子密度。在重构过程中使用三维相关方法，保证了从数据中可靠地推导出速度信息，只要幽灵粒子的强度低于真实粒子的强度，就可减少其负效应。

然而，该技术也存在一些缺点:幽灵粒子总是会影响向量结果，尤其是在使用高种子密度时。此外，从交叉相关中收集的结果审讯量上的平均值，因此消除了速度梯度和细微的流动结构。在相关过程中使用自适应加权可以克服这种影响。外理时间分辨率数据时，很难在处理当前数据时使用从其他时间步骤获得的信息。像“运动跟踪增强”这样的方法这样做，但在高计算成本。三维粒子跟踪测速仪(3D PTV)正是通过对每个时间步骤中的粒子进行三角划分，然后尝试在不同的时间步骤中找到匹配的粒子来做到这一点。然而，三角剖分过程是有限的播种密度，只允许约一个数量级的粒子相比，TOMO-PIV。

实验装置：

在欧盟项目 AFDAR("航空研究高级流量诊断")范围内进行的一项实验将用于证明此方法对实际实验数据的适用性。实验是在慕尼黑技术大学的水洞设施中进行的。一系列相同的纵向山丘周期性山丘,后面的流动进行了研究，使用高速断层PIV系统。六个专业成像仪器pco.dimax S4高速相机(德国 Excelitas PCO的pco.dimax公司相机)被用来观察测量体积为80x80x20毫米，位于第七座山的下游2小时(100毫米,实验总共使用了10个连续的山)。墙的正常高度跨度从25到45毫米以捕捉剪切层。用~30um的聚酰胺粒子对水进行播种。照明是使用由连续激光器实现的。激光束被连续两个使用圆柱透镜的望远镜光学器件扩宽，形成椭圆形光轮廓。型材切割成矩形形状的通道，这是固定在侧壁的通道。该体积光片穿过审讯体积，并利用位干隧道对面墙壁正前方的端面反射镜向自身反光。第二个路路通被安装在那里。这种设置使所有的摄像机都在前向散射，从而收集比较大的光。为了确保成像粒子具有足够的对比度，在成像粒子下方安装了黑色粘合箔片。

到目前为止，此方法的特征*用实验数据进行定性捕捉，而将使用已知基础真相的合成数据集对这些特征进行量化。与其他不捕捉时间信息的评价方案相比，STB表现出更多的优点，这将在未来进行研究。与TOMO-PIV或单帧IPR相比，该方法应该能够处理种子密度较高的图像。对粒子轨迹的了解可以有效地缩小参数空间并降低有效种子密度。

方法本身的方法可以是多种多样的:可以想象不仅在运行的开始时开始寻找轨迹过程，而且在时间序列内的多个点开始寻找轨轨迹过程。从那里开始，该方法可以向前和向后运行，直到评估过程在某个点相遇。

大多数的轨迹应该在这两个过程中找到合作伙伴，但也可能有轨迹在来自一个方向时错过(或丢失)，可以通过从另一个方向计算来恢复。然而，它本身适合用某种跟踪程序来处理。在这种系统中，粒子经过四个时间步骤被追踪，因此可以从粒子轨迹计算加速。此外，由于相机系统不同，相继帧之间的幽灵粒子不相关，使得粒子跟踪更加容易。

德国 Excelitas PCO 公司的pco.dimax S4 高速相机，具备高分辨率、高感光度、高帧率的优点，将高速实验过程完美记录，为实验提供强而有力的图像数据支持。

广州市元奥仪器有限公司作为德国 Excelitas PCO 公司高速相机在中国的代理商之一，为客户提供各种成像系统解决方案，如对相关产品感到兴趣，欢迎随时联系交流！