风沙两相流高速摄影图像中运动粒子特征参数的提取方法

曹西成　梅凡民

【摘要】本文详细介绍了运用Matlab程序软件，对风洞实验中获得的沙粒运动连续高速摄影图像进行程序自动叠加的处理方法，以及对所得图像中运动粒子特征参数的提取和数据的导出途径。这种方法大大提高了风沙两相流高速摄影图像的处理速度，同时最大程度上保持颗粒特征参数提取的完整性和精确性，为风沙起动的研究提供了一种新的途径。

【关键词】Matlab；高速摄影图像；图像叠加；颗粒信息提取和导出

0.引言

沙粒起动形式、起动机制是风沙物理学中风沙运动的关键问题，在学术界中还存在着众多的争议[1]。关于沙粒起动形式和启动机制的研究主要是通过对两相流图像的处理分析来实现。当今两相流图像处理有很多方法[2-4]，通过不同的手段和原理来达到颗粒信息的恢复提取。本文基于Matlab图像处理知识和Matlab函数编译功能[5,6]，总结整理出一种风沙两相流高速摄影图像处理的可行性方法。该方法即提高了图像处理的效率又保证了信息结果的准确性和可靠性，是一种适用性广的风沙图像处理手段。

1.图像的自动叠加处理

1.1分析目标文件夹文件结构并赋予代号

使用dir函数获得指定文件夹下的所有文件,并存放在文件结构体数组中，然后循环处理文件夹里的文件。获取目标文件夹里的文件结构，利用循环语句给每个子文件分别赋予一个号，方便接下来对每个文件的调取处理。

2.轨迹信息提取和数据的导出

2.1颗粒信息提取

2.2数据导出到Excel表

3.结语

本文依靠Matlab工具强大的图像和数据处理功能，完成了风沙两相流高速摄影图像的自动叠加处理和颗粒信息参数的人工恢复提取及数据的导出工作。这种图像处理方法在保证信息提取可靠性的基础上，又提高了图像处理的工作效率，同时这种方法具有很广的适用性，为图像处理类工作提供参考作用。[科]

【参考文献】

［１］董治宝，郑晓静.中国风沙物理研究五十年(Ⅱ)[J].中国沙漠，2005,25(6):795-812.

［２］王大伟,王元,杨斌.风沙两相流PIV测量算法研究[J].力学学报,2006,38,(3):305－308.

［３］DELNOIJ E,WESTERWEEL J,DEER N G, et al.Ensemble correlation PIV applied to bubble plumes rising a bubble column[J].Chemical Engineering Science,1999,54:159-171.

［４］蔡毅等.模糊逻辑方法用于气固两相流动PTV 测量中的颗粒识别过程[J].Ex

periments and Measurements in Fluid Mechanics,2002,16(2):78-83.

［５］龚纯，王正林.Matlab语言常用算法程序集[M].电子工业出版社，2008.

［６］董霖.Matlab使用详解[M].电子工业出版社，2009.