【求助】关于PIV的一些参数和设置

jiagz

正在学习PIV，有几个地方搞不清楚，
1：overlap是什么意思？
2：要获得好的结果，一般要单个粒子占多少像素（貌似在坛子里还是手册上看到过，现在找不到了）？
3：双帧互相关算法是不是对粒子最小位移没有要求（TSI手册上大概是这么说的，不知道是不是理解有误）？
4：对于小流速（0.5m/s以下）大视场（40cmX40cm）有没有什么需要特别注意的，比如粒子直径，相关算法的选择等？
5：哪位大侠能不能给发一张拍的比较好的粒子图像，以作参考。邮箱：jiagz8782@163.com
暂时就这几个问题，希望各位大侠帮帮忙啊。

另外，我的PIV是TSI的，软件用的是INSIGHT3G(INGSIGHT9),相机是4M的。

FlowTech

原帖由 jiagz 于 2010-12-26 15:42 发表

                               
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正在学习PIV，有几个地方搞不清楚，
1：overlap是什么意思？
这个窗口和下个窗口的重叠程度。一般就是50%。即这个窗口的一半出现在下一个计算出口中。

2：要获得好的结果，一般要单个粒子占多少像素（貌似在坛子里还是手册上看到过，现在找不到了）？
最小一个像素就可以了。最大的话，不好说，但是不要太大，最好不要超过窗口尺寸的1/10。但是
实在是很大也无妨。一个窗口里面有5，6个就可以了。主要是相关性。

3：双帧互相关算法是不是对粒子最小位移没有要求
有的。低于半个像素就很难分辨了。手册上可能会告诉你分辨率有0.1个像素。但是实际上低于一个像素的话结果就很难看了。一般最好是3到5个像素。拍照之前要估计一下速度和scaling factor, 算一下大致的时间间隔，然后根据拍到的图做调整。有的时候流场内速度动态范围很大的话，要做一下平衡。甚至要用几个时间间隔然后合成结果。

4：对于小流速（0.5m/s以下）大视场（40cmX40cm）有没有什么需要特别注意的，比如粒子直径，相关算法的选择等？
没什么要注意的，先拍出粒子照片来，然后再纠结粒子直径算法选择之类的问题。作了就都知道了。做的多知道的多。

[ 本帖最后由 FlowTech 于 2011-1-1 14:21 编辑 ]

jiagz

首先对您在新年的第一天就来回答我的问题，表示万分感谢！

关于第三个问题，还是不太明白。手册上说，双帧模式下可以算零位移的图像，单帧模式下才有最小位移的要求（就是你说的0.1个像素），请问是这样的吗?因为我测量的是非恒定周期流动，在不同的时刻水流的速度大小相差较大（从0.0到0.6m/s），如果用双帧模式也对粒子位移有要求的话，那么用同一套参数就不能对整个周期的流动都取得较好的效果了。

第四个问题，我用的北京立方天地天地的空心玻璃球，直径只有5微米，在40cmX40cm的视场下（4M相机，CCD分辨率2048X2048），拍出的图片跟不加粒子之前相比，感觉差不多，只是多出了一片灰蒙蒙的东西，这片灰蒙蒙的东西几乎区分不出单个粒子，上次跟立方天地的人联系，他让我在10X10的视场下测试，是不是这个直径的粒子不能用在40X40的视场下啊？

另外，我拍了一些图片，您能不能帮我看看这个粒子浓度合不合适呢，再次感谢！

[ 本帖最后由 jiagz 于 2011-1-2 16:16 编辑 ]

SKLCC虫草晶

原帖由 jiagz 于 2011-1-2 08:04 发表

                               
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首先对您在新年的第一天就来回答我的问题，表示万分感谢！

关于第三个问题，还是不太明白。手册上说，双帧模式下可以算零位移的图像，单帧模式下才有最小位移的要求（就是你说的0.1个像素），请问是这样的吗?因为 ...

                               
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浓度应该差不多，激光可以再强一点。

FlowTech

不知道你说的双帧模式和单帧模式是什么
也许是cross-correlation 和self-correlation.
self-correlation是在同一幅图象里面曝光两次，这个方法已经基本不用了，除非时间间隔要求的实在太短超过相机性能允许范围才会这么做。我想你大概用不着这种方法。
看你给的速度动态范围，不是特别大，假定你要最少测到0.05m/s对应1个像素位移的话，最大速度对应12个像素位移，如果面外速度成分不是很大的话，应该可以测量。面外速度很大的话另作别论。
粒子比较小不是大问题，激光够强的话就可以了。成像的时候起主要作用的是散射的激光强度而不是粒子大小，当然了，粒子大小对散射光强度有重大影响。
你给的这个图应该是减去了背景的，看上去很暗，不是很好，不过足够算了，前提是。图象之间的相关性不太差的话。要做的漂亮的话，可以花功夫提高粒子图象亮度。提高激光强度是最实用的办法。不成的话，可以改摄影角度，或者减薄片光厚度。

cctcar

很老的提法了
双帧模式 single exposure double frame
只能使用互相关，得到一个相关峰，用自相关结果就是0。

单帧模式 double/multi exposure single frame
可以使用自相关，相关峰得到3个峰，0位移一个，位移峰一个，反向位移峰一个。
也可以用互相关， 精度差不多，也是三个峰，即同帧不同区域间互相关

互相关算法理论放对粒子位移的大小没有要求，但是实际在对图像数据的处理过程中，过低的位移会导致三点高斯峰拟合时精度较差，因此最好位移不要低于1个像素。位移精度0.1是峰拟合算法得到的精度，而不是最小位移的概念。

对于互相关计算，使用三点或者五点高斯峰拟合的情况下，按照westerweel的论文，最佳的粒子大小应该是2个像素。小于1个像素，高斯拟合时产生peak-locking。过大时，相关性下降，很可能相关峰太宽难以拟合，或者较强的杂峰较多，精度也会比较差。

flowtech提的面外速度也重要，放大仔细观察，你的参数应该保证前后粒子的消失和出现在一个较低的范围里才行。