和大家讨论一下几个关于Calibration Target的问题

newjosh

to zyzyeast;
   嘿嘿，多谢夸奖俺的字体啊，不容易啊^_^
   1,ZY兄眼光果然犀利，就是用的双面标定板。
   2，谢谢确定，我也觉得应该是没有问题的，不过心里不踏实，等具体实际测量出来了就好对比了。
   3，呵呵，我在德国，所以时间上有6个小时的时差^_^
   对了，再多问一个问题，就是关于上页里面那几个标定板参数调整的问题，呵呵，ZY兄不知有什么意见^_^

zyzyeast

下面引用由newjosh在 2006/07/26 02:41pm 发表的内容：
to zyzyeast;
   嘿嘿，多谢夸奖俺的字体啊，不容易啊^_^
   1,ZY兄眼光果然犀利，就是用的双面标定板。
   2，谢谢确定，我也觉得应该是没有问题的，不过心里不踏实，等具体实际测量出来了就好对比了。
...

我翻了一下手册，那些东西还是别改了，如果找不到标定信息时先从对焦啊、照明啊等因素入手，改那个会引起误差的。
恩，原来是国际友人。
你做燃料棒间流场，配溶液不？棒间距很大么？

robin

zy 说的对。你可以在光路中增加任意多的光学元件，但是你必定需要将等效的相机观测标定板平面的视线方位角度计算出来。这个等效的角度根据我们在另外一个帖子上讨论的结果，应该在60度左右对于3D PIV的测量才比较准确。
但我还是有点疑惑不解 newjosh 说的90度为理想角度是什么意思？ 是图中的30度角变成90度就最理想了吗？ 为什么理想啊？那时候3D PIV 测量就彻底失效了呀！

newjosh

to zyzyeast
   今天根据Iamging Model Fit时候软件给的提示修改了参数，可以得出网格了，不过不知道这样会导致多大的误差。
   目前我在AVERA的实验室做实习，这个棒间流动的研究是接着上一个德国人做的，没有配溶液，就用的是去离子水，不清楚为什么要配溶液啊？  燃料棒间距没有测，不过感观上是5mm左右

newjosh

下面引用由robin在 2006/07/26 04:36pm 发表的内容：
zy 说的对。你可以在光路中增加任意多的光学元件，但是你必定需要将等效的相机观测标定板平面的视线方位角度计算出来。这个等效的角度根据我们在另外一个帖子上讨论的结果，应该在60度左右对于3D PIV的测量才比　...

60度是指两相机之间的夹角，还是指相机光轴和标定板法线的夹角？
不好意思，90度的那个数值是指对于观测靶点理想性而言的，没有考虑到3D测量的限制，犯错误了，刚刚开始学PIV，啥也不懂，还没人问，唉。。。。老板还一个劲的催，本来让我重复以前的工作就不容易了，现在还要加透镜。。。。头发掉完了。。。。

newjosh

顺便再问robin和zy一个问题：
    今天老板说要进行3D测量，只进行一个位置的标定板测量以及Calibration是不行的，必须要将相机三个位置（+0.5mm;0;-0.5mm）的3组照片一起进行Calibration才可以，看了一下说明说没有看懂，呵呵，希望两位指点一下

robin

当然了。3D 测量时需要对垂直于标定板平面方向的尺度进行标定。现在最新型的标定板，上面加工了具有等间隔，等深度沟槽的结构。可以提供有一定精确的相对z向距离的两个平面。这种标定板，配合适当的软件程序，就可以在不用移动标定板的情况下完成z向标定。看来你用的不是这种标定板，所以必须要延z轴进行平移了。注意，移动的距离要准，而且移动的三个位置平面要尽量严格平行。否则会引入很大的误差的。不是很容易的。需要有精密位移调整架才行。

zyzyeast

下面引用由robin在 2006/07/27 07:19am 发表的内容：
当然了。3D 测量时需要对垂直于标定板平面方向的尺度进行标定。现在最新型的标定板，上面加工了具有等间隔，等深度沟槽的结构。可以提供有一定精确的相对z向距离的两个平面。这种标定板，配合适当的软件程序，就 ...

好像哪里都有吧？你翻翻你们实验室

yxjbuaa

[这个贴子最后由yxjbuaa在 2006/07/27 10:18am 第 2 次编辑]

这个讨论很彻底，很有意思。
我的几点意见：
1、关于夹角（CCD光轴夹角）在60-120degree应该都没有问题，问题是要能够选择到合适的视场，并且要能够较好地满足Scheimpflug模式（如果你采用的是angular sterescopic configuration而不是displacement sterescopic configuration,讨论见 http://219.232.54.3/cgi-bin/LB5000/topic.cgi?forum=21&topic=730&show=0）。根据我看你前面的图像，聚焦不是很好，很明显，在标定板的不同区域聚焦情况是不一样的，因此说明你没有较好地满足Scheimpflug模式，因此需要适当地调整一下CCD镜头和CCD的夹角。此外，关于对焦的问题和粒子的大小相关，并不是对焦越好越有利于提高精度，一般希望使得粒子图像在2pixels左右，有时由于粒子太小，CCD的分辨率又不够（相对于测量空间来说），这样可以通过使得图像适当模糊（不完全对焦）以增大粒子图像直径，提高测量精度。
2、关于前面提到的几个可调参数。这几个参数并不是很敏感的东西，这几个参数都是分辨标定点的域值（阀值），如果过于精确，大的点可能分辨不出来，如果过于宽松，可能会将一些非标定点（污染区）识别为标定点，所以这个值只要差不多一般没有多大问题，如果用默认的值基本上可以识别出所有标定点那就用默认值就好了，因为这个默认值一般是根据最佳标定点大小，间距和视场扭曲程度给出的，如果识别的不好，说明你的视场大小和角度选择有一些偏离最佳范围，但是只要偏离的不远问题就不大，所以适当调整这些参数使得标定点尽可能多地被识别出来是没有问题的。
3、为什么要标定多个平移平面呢？很容易理解，你现在标定的一个平面是一个二维的平面，也就是只能得到in-plane的标定信息（默认有效标定点数足够），out-of-plane的信息就没有的，因为标定函数是三个方向的位移的梯度的函数，一个点怎么能够表示出out-of-plane方向的梯度呢？所以需要多个平面的标定，当然最少是两个平面，这样在out-of-plane方向的标定函数最多是一阶的，如果你的视场扭曲不强，一阶也就可以了。当然以此类推，标定三个平面在out-of-plane方向的标定函数最多可以达到二阶，四个平面就是三阶，一般情况下，对于视场扭曲较为严重的情况，用3阶函数（多项式）基本可以满足精度了，再高就会出现震荡问题，所以标定函数在各个方向一般不要超过3阶。那么，一般情况下，标定板应当怎样平移呢？一般的准则是这样的，平移的总距离一般近似等于实际测量时的片光厚度（可以稍微长一些），然后根据需要标定的平面数进行等分。
很希望看到你的结果！

newjosh

[这个贴子最后由newjosh在 2006/08/08 00:46am 第 1 次编辑]

实在亏对大家，快2周没来上网了，刚刚换了网络，恩，今天总算又上来了。
感谢robin，zy，yxjbuaa 的回答，加透镜的试验被老板终止了，唉，说是时间不够，不能继续做下去了，改让其他人用LDA做了，极度郁闷，毕竟花了快2个月的时间在这个上面，从最初的光路学习到细节部分的设计，刚刚调整好前期的准备工作，就不让做了，唉，甚是可惜。
现在新的项目更加郁闷，呵呵，圆形通道的高速气液两相流，估计要死到这上面了，待会另开一个帖子请教大家。

to ：yxjbuaa
    你在上面提到：“并不是对焦越好越有利于提高精度，一般希望使得粒子图像在2pixels左右”，不知道这个如何能够做到，我们一般是在得到的Imagin图像上显示出64pixel的网格，check一下每个网格里有10个以上的粒子就认为粒子浓度和大小合适了。

zyzyeast

下面引用由newjosh在 2006/08/08 00:43am 发表的内容：
实在亏对大家，快2周没来上网了，刚刚换了网络，恩，今天总算又上来了。
感谢robin，zy，yxjbuaa 的回答，加透镜的试验被老板终止了，唉，说是时间不够，不能继续做下去了，改让其他人用LDA做了，极度郁闷，毕竟 ...

我个人认为这个尺度从实践上很难把握，我的意思是通过defocus来使粒子在2pix左右；因此，尤其是对于初学者来说，还是先对焦清楚吧。
yxjbuaa在这里指的不是粒子浓度问题，而是粒子在CCD的成像大小，和浓度没关系，呵呵

yxjbuaa

准确的办法是用公式计算，找一下Westerweel和Adrain等人的文章，主要是1997,Meas. Sci. & Technol.上面的，里面有公式。
简单的办法，将图片放大后用眼睛看，粒子产生的亮斑大概有多大可以基本上看出来。
间接的办法，画粒子位移图，看peak locking是否严重。
不过最好用公式大致的计算一下，因为在写文章时这个数据一般需要给出这样才显得严谨。

yxjbuaa

有效粒子对的数目越多，只会影响信噪比，并不会影响粒子位移计算的精确度，也就是只会提高正确的位移峰值的强度，但是并不能改变其大小，所以，精确度的关键在于粒子位移是否能估计的准，那么诸如粒子大小，dt，标定等参数的设置就显得尤为重要了，尤其是peak locking，一直以来都是一个难题。

zyzyeast

公式也算不出来聚焦到什么程度粒子成像有多大啊，呵呵
只能算出来聚焦位置的粒子成像大小，这个肯定要算的，误差源之一嘛！[br][br][以下内容由 zyzyeast 在 2006年08月08日 10:32am 时添加] [br]
我那个计算表上有，公式是
=SQRT((M*d)^2+(2.44*(M+1)*F*0.532)^2)
一般(M*d)^2这项可以忽略不计，但是为了说明一下多大粒子F还是M起主导作用我还是写上了
M是放大倍数（<1），F是光圈值大小（如2.8什么的）

tgkpatton

yxjbuaa的确是大牛，至少说明他对SPIV是深入研究过的或是做过，在这里我吹捧一下哈，呵呵。对于SPIV的理解，如果你编过程序，你是会更深入认识的。
我想说的几点是从你的标定板来看，感觉同yxjbuaa一样，觉得你是调节辛氏条件有点问题，再试着调节一下。另外，如果不是在水中测量，也可以不放棱镜；粒子的大小在2~3个像素比较合适，因为可以通过子像素的算法，更准确地得到它的位置，如果只有1个像素或是更小，其时误差反而更大。
我的感觉是，先解决有的问题，再解决好的问题，许多细节的地方通过一步一步的实验来求精，一上来就考虑到各种细节，只可能把初学者搞晕，而且没有实际体会过，的确会晕的。