获取包含模型边界的粒子图的设备、方法、装置及介质与流程

1.本技术涉及背景纹影技术领域，特别是涉及一种获取包含模型边界的粒子图的设备、方法、装置及介质。


背景技术：

2.为了对边界层空间场进行定量测量，需要将高速纹影和粒子图像测速技术的优点结合起来，进而发展出背景纹影定量测量技术，定量测量流场中密度变化。
3.但是在使用传统的背景纹影技术测量带有固壁的边界层流场时，由于相机焦平面放置的是粒子平面，而模型则安装在实验仓中，粒子平面和模型边界不在同一个平面，因此无法同时获得粒子图和模型的边界。若模型在实验过程中可能出现抖动现象，无法同时获得粒子图和模型的边界可能会给背景纹影技术测量带来很大的误差。
4.因此，如何通过背景纹影技术同时拍摄粒子图和模型边界是本领域人员亟需解决的技术问题。


技术实现要素：

5.本技术的目的是提供一种获取包含模型边界的粒子图的设备、方法、装置及介质，用于通过背景纹影技术同时拍摄粒子图和模型边界。
6.为解决上述技术问题，本技术提供一种获取包含模型边界的粒子图的设备，包括：第一光源、第二光源、第一相机、第二相机、反射镜、分光镜；粒子平面、所述第一光源、所述反射镜、所述第二光源位于模型的第一侧；所述分光镜、所述第一相机、所述第二相机位于所述模型的第二侧；所述粒子平面、所述分光镜、所述第一相机位于所述第一光源发出的光束的传输方向上；所述粒子平面位于所述第一相机的焦平面上；所述反射镜、所述模型、所述分光镜、所述第二相机位于所述第二光源发出的光束的传输方向上；所述模型位于所述第二相机的焦平面上；控制器用于控制所述第一光源、所述第二光源、所述第一相机、所述第二相机同步打开；获取所述第一相机拍摄的所述粒子平面所得到的粒子图以及所述第二相机拍摄的所述模型的边界图；将所述粒子图与所述边界图进行融合以便获取包含所述模型的边界的粒子图。
7.优选地，还包括：第一透镜、第二透镜；所述第一透镜位于所述第一光源和所述粒子平面之间，且位于所述第一光源发出的光束的传输方向上；所述第二透镜位于所述第二光源和所述反射镜之间，且位于所述第二光源发出的光束的传输方向上。
8.优选地，还包括：第一滤光片、第二滤光片；所述第一滤光片位于所述第一相机和所述分光镜之间，且位于所述第一光源发出
的光束的传输方向上；所述第二滤光片位于所述第二相机和所述分光镜之间，且位于所述第二光源发出的光束的传输方向上。
9.优选地，所述第一相机与所述第二相机互相垂直放置，且所述第一相机的视场角与所述第二相机的视场角相同。
10.为了解决上述技术问题，本技术还提供一种获取包含模型边界的粒子图的方法，应用于包含第一光源、第二光源、第一相机、第二相机、反射镜、分光镜的设备，粒子平面、所述第一光源、所述反射镜、所述第二光源位于模型的第一侧；所述分光镜、所述第一相机、所述第二相机位于所述模型的第二侧；所述粒子平面、所述分光镜、所述第一相机位于所述第一光源发出的光束的传输方向上；所述粒子平面位于所述第一相机的焦平面上；所述反射镜、所述模型、所述分光镜、所述第二相机位于所述第二光源发出的光束的传输方向上；所述模型位于所述第二相机的焦平面上；所述方法包括：控制所述第一光源、所述第二光源、所述第一相机、所述第二相机同步打开；获取所述第一相机拍摄的所述粒子平面所得到的粒子图以及所述第二相机拍摄的所述模型的边界图；将所述粒子图与所述边界图进行融合以便获取包含所述模型的边界的粒子图。
11.优选地，在所述控制所述第一光源、所述第二光源、所述第一相机、所述第二相机同步打开之后，所述获取所述第一相机拍摄的所述粒子平面所得到的粒子图以及所述第二相机拍摄的所述模型的边界图之前，所述方法还包括：获取所述第一光源的第一当前光强、所述第二光源的第二当前光强；判断所述第一当前光强和所述第二当前光强是否均满足对应的目标光强；若是，则进入所述获取所述第一相机拍摄的所述粒子平面所得到的粒子图以及所述第二相机拍摄的所述模型的边界图的步骤；若否，则调节所述第一当前光强或所述第二当前光强至所述目标光强，并进入所述判断所述第一当前光强和所述第二当前光强是否均满足对应的目标光强的步骤。
12.优选地，在所述控制所述第一光源、所述第二光源、所述第一相机、所述第二相机同步打开之前，所述方法还包括：控制所述第二光源打开；调节所述第二相机的光圈的大小以便于所述第二相机位于所述模型位于所述第二相机的焦平面的位置上；控制所述第二相机拍摄所述模型的边界获得初始的模型边界图；控制所述第二光源、所述第二相机关闭；对应地，在所述将所述粒子图与所述边界图进行融合以便获取包含所述模型的边界的粒子图之前，所述方法还包括：根据所述初始的模型边界图判断所述边界图是否为所述模型的边界图；若是，则进入所述将所述粒子图与所述边界图进行融合以便获取包含所述模型的边界的粒子图的步骤；若否，则控制所述第一光源、所述第二光源、所述第一相机、所述第二相机关闭，并返回所述控制所述第一光源、所述第二光源、所述第一相机、所述第二相机同步打开的步
骤。
13.为了解决上述技术问题，本技术还提供一种获取包含模型边界的粒子图的装置，应用于包含第一光源、第二光源、第一相机、第二相机、反射镜、分光镜的设备，粒子平面、所述第一光源、所述反射镜、所述第二光源位于模型的第一侧；所述分光镜、所述第一相机、所述第二相机位于所述模型的第二侧；所述粒子平面、所述分光镜、所述第一相机位于所述第一光源发出的光束的传输方向上；所述粒子平面位于所述第一相机的焦平面上；所述反射镜、所述模型、所述分光镜、所述第二相机位于所述第二光源发出的光束的传输方向上；所述模型位于所述第二相机的焦平面上；所述装置包括：控制模块，用于控制所述第一光源、所述第二光源、所述第一相机、所述第二相机同步打开；获取模块，用于获取所述第一相机拍摄的所述粒子平面所得到的粒子图以及所述第二相机拍摄的所述模型的边界图；融合模块，用于将所述粒子平面与所述边界图进行融合以便获取包含所述模型的边界的粒子图。
14.为了解决上述技术问题，本技术还提供一种获取包含模型边界的粒子图的装置，包括：存储器，用于存储计算机程序；处理器，用于执行所述计算机程序时实现上述的获取包含模型边界的粒子图的方法的步骤。
15.为了解决上述技术问题，本技术还提供一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现上述的获取包含模型边界的粒子图的方法的步骤。
16.本技术所提供的一种获取包含模型边界的粒子图的设备，包括：第一光源、第二光源、第一相机、第二相机、反射镜、分光镜；粒子平面、第一光源、反射镜、第二光源位于模型的第一侧；分光镜、第一相机、第二相机位于模型的第二侧；粒子平面、分光镜、第一相机位于第一光源发出的光束的传输方向上；粒子平面位于第一相机的焦平面上；反射镜、模型、分光镜、第二相机位于第二光源发出的光束的传输方向上；模型位于第二相机的焦平面上；控制器用于控制第一光源、第二光源、第一相机、第二相机同步打开；获取第一相机拍摄的粒子平面所得到的粒子图以及第二相机拍摄的模型的边界图；将粒子图与边界图进行融合以便获取包含模型的边界的粒子图。该设备中，通过双光源、双相机，粒子平面位于第一相机的焦平面上，模型位于第二相机的焦平面上，当控制第一光源、第二光源、第一相机、第二相机同时打开时，同时拍摄模型的边界和粒子平面，解决了传统的背景纹影技术中无法时时得到模型边界的问题，尽可能地避免了先拍摄粒子平面或先拍摄模型边界图时，因模型边界出现抖动而导致背景纹影技术测量出现误差的情况的发生；实现了对带有固壁表面流场的密度变化的测量。
17.此外，本技术还提供一种获取包含模型边界的粒子图的方法、装置以及计算机可读存储介质，与上述提到的获取包含模型边界的粒子图的设备具有相同或相对应的技术特征，效果同上。
附图说明
18.为了更清楚地说明本技术实施例，下面将对实施例中所需要使用的附图做简单的介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
19.图1为传统的背景纹影定量测量技术实验设备布置示意图；图2为本技术实施例提供的一种获取包含模型边界的粒子图的设备的布置示意图；图3为本技术实施例提供的一种获取包含模型边界的粒子图的方法的流程图；图4为本技术的一实施例提供的获取包含模型边界的粒子图的装置的结构图；图5为本技术另一实施例提供的获取包含模型边界的粒子图的装置的结构图。
具体实施方式
20.下面将结合本技术实施例中的附图，对本技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本技术一部分实施例，而不是全部实施例。基于本技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下，所获得的所有其他实施例，都属于本技术保护范围。
21.本技术的核心是提供获取包含模型边界的粒子图的设备、方法、装置及介质，用于通过背景纹影技术同时拍摄粒子图和模型边界。
22.对于高超声速边界层，第二模态的频率很高，具有很大的增长率，对边界层转捩具有重要影响，第二模态基频共振被认为是自然转捩过程中最可能发生的转捩路径。第二模态是高频声模态，在声速线和壁面之间来回反射，属于无粘不稳定性，第二模态在声速线和壁面之间来回反射，扰动主要集中在近壁附近。实验中一般使用高频压力脉动传感器测量第二模态扰动的演化，但是传感器属于接触式点测量，空间分辨率低。空间场测量主要有高速纹影和粒子图像测速技术，高速纹影虽然可以测量边界层空间场，但是无法定量测量；粒子图像测速技术可以实现流场速度定量测量，但是由于需要事先在流场中加入示踪粒子，可能会给流场带来干扰，从而影响测量的精度，并且高超声速流动中示踪粒子的跟随性问题一直没有得到很好地解决。为了对边界层空间场进行定量测量，需要将高速纹影和粒子图像测速技术的优点结合起来，进而发展出背景纹影定量测量技术，定量测量流场中密度变化，所以背景纹影测试技术适用于测量密度变化比较大的高超声速流动。
23.图1为传统的背景纹影定量测量技术实验设备布置示意图。如图1所示，该设备包含光源1、相机2、模型3，主要原理是在被测流场的一侧放置带有随机分布的粒子（此处可将随机分布的粒子称为粒子平面4），使用光源1照亮该粒子平面4，在被测流场的另一侧布置相机2，相机2具有双帧拍摄能力，拍摄粒子平面4，将对粒子平面4拍摄得到的图像称为粒子图。当被测流场密度发生变化时，由于光束穿过流场，光束发生偏折，进而引起粒子平面4中粒子的移动，通过相机2拍摄记录粒子平面4移动的原始图像，拍摄完图像后，使用互相关算法对原始粒子图进行图像匹配处理，互相关算法的原理和粒子图像测速技术的原理是相同的，进而可以定量得到被测流场的密度变化。
24.但是将传统的背景纹影技术应用于测量带有固壁的边界层流场仍然面临很多没有解决的问题，主要有以下两个方面的挑战。第一，边界层密度变化较小，进而光线偏折引
起粒子的位移较小，需要使用微距放大镜头拍摄粒子平面，而微距放大镜头价格昂贵；第二，由于相机的焦平面是粒子平面，而模型则安装在实验仓中，粒子平面和模型边界不在同一个平面，因此无法时时得到模型边界，进而无法判断边界层下边界的固壁位置。由于模型在实验过程中可能出现抖动现象，无法时时确定模型边界位置可能会给背景纹影技术测量带来很大的误差。为了将传统背景纹影技术应用于定量测量边界层密度变化，需要同时拍摄粒子平面和模型边界，解决无法时时获得模型边界的问题。
25.为了使本技术领域的人员更好地理解本技术方案，下面结合附图和具体实施方式对本技术作进一步的详细说明。图2为本技术实施例提供的一种获取包含模型边界的粒子图的设备的布置示意图，如图2所示，该设备包括：第一光源110、第二光源111、第一相机210、第二相机211、反射镜5、分光镜6；第一光源110、反射镜5、第二光源111位于模型3的第一侧；分光镜6、第一相机210、第二相机211位于模型3的第二侧；粒子平面4、分光镜6、第一相机210位于第一光源110发出的光束的传输方向上；粒子平面4位于第一相机210的焦平面上；反射镜5、模型3、分光镜6、第二相机211位于第二光源111发出的光束的传输方向上；模型3位于第二相机211的焦平面上；控制器用于控制第一光源110、第二光源111、第一相机210、第二相机211同步打开；获取第一相机210拍摄的粒子平面4所得到的粒子图以及第二相机211拍摄的模型3的边界图；将粒子图与边界图进行融合以便获取包含模型3的边界的粒子图。
26.对于获取包含模型边界的粒子图的设备中的模型不作限定，如图2中，模型为圆锥体结构。本实施例中，第一光源照射粒子平面，经粒子反射后进入分光镜，然后进入第一相机。第二光源照射模型的边界，经分光镜后进入第二相机。对于第一光源、第二光源不作限定，只要第一光源与第二光源的波长不同即可。优选地，第一光源和第二光源为波长不相近的光源。如可以选择第一光源为绿光光源，第二光源为红光光源。对于第一光源和第二光源放置的位置不作限定，根据实际情况确定。为了尽可能地避免第二光源对由粒子平面反射的第一光源的光线的干扰，本实施例中，将第二光源偏离粒子平面放置，如图2中，第二光源位于粒子平面的左侧，而不是位于粒子平面反射的第一光源的光线的下方位置；此外，为了使第二光源能够照射到模型的边界，本实施例将第二光源放置在模型的上方，然后通过反光镜将第二光源发出的光束反射至模型的边界，且为了避免反射镜对经粒子平面反射的第一光源发出的光束的干扰，本实施例同样将反射镜放置在偏离粒子平面的位置，如图2中，反射镜位于粒子平面的右侧。
27.传统的背景纹影技术的实验设备中仅包含单相机、单光源，当粒子平面位于相机的焦平面时，则模型的边界与粒子平面不在同一平面，故而只能获得粒子图，而无法获得模型的边界图；当模型的边界位于相机的焦平面，同样地，模型的边界与粒子平面不在同一平面，故而，只能获得模型的边界图，而无法获得粒子图；若先获得粒子图，然后获得模型的边界图时，则模型可能发生抖动现象，导致模型的边界发生变化，给背景纹影技术测量带来很大的误差。具体地，如先获得模型的边界图，当获得粒子图时，因模型的抖动，最初得到的模型的边界可能已经发生变化，使得使用背景纹影技术测量带来很大的误差。
28.所以，本技术实施例中采用双相机、双光源。对于第一相机、第二相机的位置不作
限定，为避免第一光源发出的光束进入第二相机中，或者第二光源发出的光束进入第一相机中，优选地，第一相机与第二相机互相垂直放置。为了实现粒子图和模型的边界图的融合，第一相机的视场角与第二相机的视场角相同。可以使用标定靶盘辅助操作，确保两个相机视场拍摄的图像大小相同；或者分别使用第一相机和第二相机在同一位置拍摄粒子平面，当第一相机拍摄的粒子平面和第二相机拍摄的粒子平面的大小相同时，则说明第一相机的视场角和第二相机的视场角相同。并且在开始控制第一相机和第二相机工作之前，调节第一相机的光圈、第二相机的光圈，使得第一相机能够拍摄到清晰的粒子图，第二相机能够拍摄到清晰的模型的边界图。
29.通过控制器同时控制第一光源、第二光源、第一相机和第二相机开始工作，第一相机拍摄粒子平面，第二相机拍摄模型的边界，进而实现了同时获得粒子图以及模型的边界。实际中，控制器可以控制同步器同时触发第一光源、第二光源、第一相机和第二相机开始工作。将第一相机拍摄的粒子图和第二相机拍摄的模型的边界图进行融合，得到可以得到带有清楚模型边界的粒子图。
30.本实施例所提供的一种获取包含模型边界的粒子图的设备，包括：第一光源、第二光源、第一相机、第二相机、反射镜、分光镜；粒子平面、第一光源、反射镜、第二光源位于模型的第一侧；分光镜、第一相机、第二相机位于模型的第二侧；粒子平面、分光镜、第一相机位于第一光源发出的光束的传输方向上；粒子平面位于第一相机的焦平面上；反射镜、模型、分光镜、第二相机位于第二光源发出的光束的传输方向上；模型位于第二相机的焦平面上；控制器用于控制第一光源、第二光源、第一相机、第二相机同步打开；获取第一相机拍摄的粒子平面所得到的粒子图以及第二相机拍摄的模型的边界图；将粒子图与边界图进行融合以便获取包含模型的边界的粒子图。该设备中，通过双光源、双相机，粒子平面位于第一相机的焦平面上，模型位于第二相机的焦平面上，当控制第一光源、第二光源、第一相机、第二相机同时打开时，同时拍摄模型的边界和粒子平面，解决了传统的背景纹影技术中无法时时得到模型边界的问题，尽可能地避免了先拍摄粒子平面或先拍摄模型的边界图时，因模型边界出现抖动而导致背景纹影技术测量出现误差的情况的发生；实现了对带有固壁表面流场的密度变化的测量。
31.在上述实施例的基础上，采用的光源可能为点光源，导致照射到部分粒子或者模型的小部分边界，故而，在实施中，优选的实施方式是，获取包含模型边界的粒子图的设备还包括：第一透镜、第二透镜；第一透镜位于第一光源和粒子平面之间，且位于第一光源发出的光束的传输方向上；第二透镜位于第二光源和反射镜之间，且位于第二光源发出的光束的传输方向上。
32.本实施例提供的获取包含模型边界的粒子图的设备中，通过第一透镜将第一光源发出的光束进行扩束，使得第一光源照射到的粒子的数量增加；通过第二透镜将第二光源发出的光束进行扩束，形成片光，使得可以拍摄到较长的模型的边界。
33.本技术实施例中，第一相机接收到的是第一光源的光，第二相机接收到的是第二光源的光，但是，实际中，由于环境中存在其他波长的光或者第一光源的光与第二光源的光之间的干扰，使得第一相机接收到的并不仅仅是第一光源的光，可能还会接收其他波长的
光；第二相机接收到的并不仅仅是第二光源的光，可能还会接收其他波长的光，对拍摄得到的粒子图或模型的边界图造成干扰。因此，在实施中，优选的实施方式是，获取包含模型边界的粒子图的设备还包括：第一滤光片、第二滤光片；第一滤光片位于第一相机和分光镜之间，且位于第一光源发出的光束的传输方向上；第二滤光片位于第二相机和分光镜之间，且位于第二光源发出的光束的传输方向上。
34.本实施例提供的在第一相机和分光镜之间增加第一滤光片，在第二相机和分光镜之间增加第二滤光片，使得能够尽可能地减少环境光对第一相机接收的光和第二相机接收到的光的影响。
35.上文中描述了一种获取包含模型边界的粒子图的设备，本实施例还提供一种获取包含模型边界的粒子图的方法，应用于包含第一光源、第二光源、第一相机、第二相机、反射镜、分光镜的设备，粒子平面、第一光源、反射镜、第二光源位于模型的第一侧；分光镜、第一相机、第二相机位于模型的第二侧；粒子平面、分光镜、第一相机位于第一光源发出的光束的传输方向上；粒子平面位于第一相机的焦平面上；反射镜、模型、分光镜、第二相机位于第二光源发出的光束的传输方向上；模型位于第二相机的焦平面上；图3为本技术实施例提供的一种获取包含模型边界的粒子图的方法的流程图，如图3所示，该方法包括：s10：控制第一光源、第二光源、第一相机、第二相机同步打开；s11：获取第一相机拍摄的粒子平面所得到的粒子图以及第二相机拍摄的模型的边界图；s12：将粒子图与边界图进行融合以便获取包含模型的边界的粒子图。
36.本实施例提供的获取包含模型边界的粒子图的方法与上文中描述的获取包含模型边界的粒子图的设备具有相对应的技术特征，上文中已对获取包含模型边界的粒子图的设备的实施例进行了详细的描述，因此，此处对于获取包含模型边界的粒子图的方法的实施例不再赘述，并且具有与上述提到的获取包含模型边界的粒子图的设备相同的有益效果。
37.为了获得较为清晰的粒子图以及模型的边界图，在实施中，优选的实施方式是，在控制第一光源、第二光源、第一相机、第二相机同步打开之后，获取第一相机拍摄的粒子平面所得到的粒子图以及第二相机拍摄的模型的边界图之前，获取包含模型边界的粒子图的方法还包括：获取第一光源的第一当前光强、第二光源的第二当前光强；判断第一当前光强和第二当前光强是否均满足对应的目标光强；若是，则进入获取第一相机拍摄的粒子平面所得到的粒子图以及第二相机拍摄的模型的边界图的步骤；若否，则调节第一当前光强或第二当前光强至目标光强，并进入判断第一当前光强和第二当前光强是否均满足对应的目标光强的步骤。
38.目标光强是根据粒子图中是否能看到清晰的粒子或模型的边界图中是否能看到模型清晰的边界进行确定的。对于目标光强不作限定，第一当前光强满足的目标光强可以与第二当前光强满足的目标光强相同，也可以不同，根据实际情况确定。当第一当前光强或
第二当前光强不满足对应的目标光强时，调节第一当前光强或第二当前光强至目标光强，然后再拍摄粒子图和模型的边界图。如第一当前光强小于目标光强时，增加第一当前光强至目标光强；第一当前光强大于目标光强时，则可能会出现过度曝光的情况，导致不能获得清晰的粒子图，因此，减小第一当前光强到目标光强。第二当前光强也是同样的调节方法。
39.本实施例提供的方法中，在第一当前光强和第二当前光强不满足对应的目标光强的情况下，对第一当前光强和第二当前光强进行调节，使得能够获得较为清晰的粒子图和模型的边界图。
40.在拍摄模型的边界图时，可能会受到周围物体的干扰，导致拍摄的并不是模型的边界图，因此，在实施中，为了使获得的模型的边界较为准确，优选的实施方式是，在控制第一光源、第二光源、第一相机、第二相机同步打开之前，获取包含模型边界的粒子图的方法还包括：控制第二光源打开；调节第二相机的光圈的大小以便于第二相机位于模型位于第二相机的焦平面的位置上；控制第二相机拍摄模型的边界获得初始的模型边界图；控制第二光源、第二相机关闭；对应地，在将粒子图与边界图进行融合以便获取包含模型的边界的粒子图之前，获取包含模型边界的粒子图的方法还包括：根据初始的模型边界图判断边界图是否为模型的边界图；若是，则进入将粒子图与边界图进行融合以便获取包含模型的边界的粒子图的步骤；若否，则控制第一光源、第二光源、第一相机、第二相机关闭，并返回控制第一光源、第二光源、第一相机、第二相机同步打开的步骤。
41.需要说明的是，在控制第一光源、第二光源、第一相机、第二相机同步打开之前的过程可以认为是模型边界的预识别过程。值得注意的是，在对模型边界预识别之前，确保两个相机视场拍摄的图像大小相同。在调节第二相机的光圈的大小时，需要保证第二相机的镜头的视场大小不变，否则第二相机拍摄的模型的边界图可能与第一相机拍摄的粒子图无法匹配。
42.本实施例提供的对模型的边界进行预识别的过程，使得后续在同时获得粒子图以及模型的边界图时能够进一步地确定得到的模型的边界图的准确性。
43.在上述实施例中，对于获取包含模型边界的粒子图的设备、获取包含模型边界的粒子图的方法进行了描述，本技术还提供获取包含模型边界的粒子图的装置对应的实施例。需要说明的是，本技术从两个角度对装置部分的实施例进行描述，一种是基于功能模块的角度，另一种是基于硬件的角度。
44.本实施例提供一种获取包含模型边界的粒子图的装置，应用于包含第一光源、第二光源、第一相机、第二相机、反射镜、分光镜的设备，粒子平面、第一光源、反射镜、第二光源位于模型的第一侧；分光镜、第一相机、第二相机位于模型的第二侧；粒子平面、分光镜、第一相机位于第一光源发出的光束的传输方向上；粒子平面位于第一相机的焦平面上；反射镜、模型、分光镜、第二相机位于第二光源发出的光束的传输方向上；模型位于第二相机
的焦平面上。图4为本技术的一实施例提供的获取包含模型边界的粒子图的装置的结构图。本实施例基于功能模块的角度，包括：控制模块10，用于控制第一光源、第二光源、第一相机、第二相机同步打开；获取模块11，用于获取第一相机拍摄的粒子平面所得到的粒子图以及第二相机拍摄的模型的边界图；融合模块12，用于将粒子图与边界图进行融合以便获取包含模型的边界的粒子图。
45.由于装置部分的实施例与方法部分的实施例相互对应，因此装置部分的实施例请参见方法部分的实施例的描述，这里暂不赘述。并且具有与上述提到的获取包含模型边界的粒子图的方法相同的有益效果。
46.图5为本技术另一实施例提供的获取包含模型边界的粒子图的装置的结构图。本实施例基于硬件角度，如图5所示，获取包含模型边界的粒子图的装置包括：存储器20，用于存储计算机程序；处理器21，用于执行计算机程序时实现如上述实施例中所提到的获取包含模型边界的粒子图的方法的步骤。
47.其中，处理器21可以包括一个或多个处理核心，比如4核心处理器、8核心处理器等。处理器21可以采用数字信号处理器（digital signal processor，dsp）、现场可编程门阵列（field－programmable gate array，fpga）、可编程逻辑阵列（programmable logic array，pla）中的至少一种硬件形式来实现。处理器21也可以包括主处理器和协处理器，主处理器是用于对在唤醒状态下的数据进行处理的处理器，也称中央处理器（central processing unit，cpu）；协处理器是用于对在待机状态下的数据进行处理的低功耗处理器。在一些实施例中，处理器21可以集成有图形处理器（graphics processing unit，gpu），gpu用于负责显示屏所需要显示的内容的渲染和绘制。一些实施例中，处理器21还可以包括人工智能（artificial intelligence，ai）处理器，该ai处理器用于处理有关机器学习的计算操作。
48.存储器20可以包括一个或多个计算机可读存储介质，该计算机可读存储介质可以是非暂态的。存储器20还可包括高速随机存取存储器，以及非易失性存储器，比如一个或多个磁盘存储设备、闪存存储设备。本实施例中，存储器20至少用于存储以下计算机程序201，其中，该计算机程序被处理器21加载并执行之后，能够实现前述任一实施例公开的获取包含模型边界的粒子图的方法的相关步骤。另外，存储器20所存储的资源还可以包括操作系统202和数据203等，存储方式可以是短暂存储或者永久存储。其中，操作系统202可以包括windows、unix、linux等。数据203可以包括但不限于上述所提到的获取包含模型边界的粒子图的方法所涉及到的数据等。
49.在一些实施例中，获取包含模型边界的粒子图的装置还可包括有显示屏22、输入输出接口23、通信接口24、电源25以及通信总线26。
50.本领域技术人员可以理解，图5中示出的结构并不构成对获取包含模型边界的粒子图的装置的限定，可以包括比图示更多或更少的组件。
51.本技术实施例提供的获取包含模型边界的粒子图的装置，包括存储器和处理器，处理器在执行存储器存储的程序时，能够实现如下方法：获取包含模型边界的粒子图的方
法，效果同上。
52.最后，本技术还提供一种计算机可读存储介质对应的实施例。计算机可读存储介质上存储有计算机程序，计算机程序被处理器执行时实现如上述方法实施例中记载的步骤。
53.可以理解的是，如果上述实施例中的方法以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本技术的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的全部或部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，执行本技术各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：u盘、移动硬盘、只读存储器（read-only memory，rom）、随机存取存储器（random access memory，ram）、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。
54.本技术提供的计算机可读存储介质包括上述提到的获取包含模型边界的粒子图的方法，效果同上。
55.以上对本技术所提供的获取包含模型边界的粒子图的设备、方法、装置及介质进行了详细介绍。说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。对于实施例公开的装置而言，由于其与实施例公开的方法相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见方法部分说明即可。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本技术原理的前提下，还可以对本技术进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本技术权利要求的保护范围内。
56.还需要说明的是，在本说明书中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个
……”
限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

技术特征：
1.一种获取包含模型边界的粒子图的设备，其特征在于，包括：第一光源、第二光源、第一相机、第二相机、反射镜、分光镜；粒子平面、所述第一光源、所述反射镜、所述第二光源位于模型的第一侧；所述分光镜、所述第一相机、所述第二相机位于所述模型的第二侧；所述粒子平面、所述分光镜、所述第一相机均位于所述第一光源发出的光束的传输方向上；所述粒子平面位于所述第一相机的焦平面上；所述反射镜、所述模型、所述分光镜、所述第二相机位于所述第二光源发出的光束的传输方向上；所述模型位于所述第二相机的焦平面上；控制器用于控制所述第一光源、所述第二光源、所述第一相机、所述第二相机同步打开；获取所述第一相机拍摄的所述粒子平面所得到的粒子图以及所述第二相机拍摄的所述模型的边界图；将所述粒子图与所述边界图进行融合以便获取包含所述模型的边界的粒子图。2.根据权利要求1所述的获取包含模型边界的粒子图的设备，其特征在于，还包括：第一透镜、第二透镜；所述第一透镜位于所述第一光源和所述粒子平面之间，且位于所述第一光源发出的光束的传输方向上；所述第二透镜位于所述第二光源和所述反射镜之间，且位于所述第二光源发出的光束的传输方向上。3.根据权利要求1或2所述的获取包含模型边界的粒子图的设备，其特征在于，还包括：第一滤光片、第二滤光片；所述第一滤光片位于所述第一相机和所述分光镜之间，且位于所述第一光源发出的光束的传输方向上；所述第二滤光片位于所述第二相机和所述分光镜之间，且位于所述第二光源发出的光束的传输方向上。4.根据权利要求3所述的获取包含模型边界的粒子图的设备，其特征在于，所述第一相机与所述第二相机互相垂直放置，且所述第一相机的视场角与所述第二相机的视场角相同。5.一种获取包含模型边界的粒子图的方法，其特征在于，应用于包含第一光源、第二光源、第一相机、第二相机、反射镜、分光镜的设备，粒子平面、所述第一光源、所述反射镜、所述第二光源位于模型的第一侧；所述分光镜、所述第一相机、所述第二相机位于所述模型的第二侧；所述粒子平面、所述分光镜、所述第一相机位于所述第一光源发出的光束的传输方向上；所述粒子平面位于所述第一相机的焦平面上；所述反射镜、所述模型、所述分光镜、所述第二相机位于所述第二光源发出的光束的传输方向上；所述模型位于所述第二相机的焦平面上；所述方法包括：控制所述第一光源、所述第二光源、所述第一相机、所述第二相机同步打开；获取所述第一相机拍摄的所述粒子平面所得到的粒子图以及所述第二相机拍摄的所述模型的边界图；将所述粒子图与所述边界图进行融合以便获取包含所述模型的边界的粒子图。6.根据权利要求5所述的获取包含模型边界的粒子图的方法，其特征在于，在所述控制
所述第一光源、所述第二光源、所述第一相机、所述第二相机同步打开之后，所述获取所述第一相机拍摄的所述粒子平面所得到的粒子图以及所述第二相机拍摄的所述模型的边界图之前，所述方法还包括：获取所述第一光源的第一当前光强、所述第二光源的第二当前光强；判断所述第一当前光强和所述第二当前光强是否均满足对应的目标光强；若是，则进入所述获取所述第一相机拍摄的所述粒子平面所得到的粒子图以及所述第二相机拍摄的所述模型的边界图的步骤；若否，则调节所述第一当前光强或所述第二当前光强至所述目标光强，并进入所述判断所述第一当前光强和所述第二当前光强是否均满足对应的目标光强的步骤。7.根据权利要求6所述的获取包含模型边界的粒子图的方法，其特征在于，在所述控制所述第一光源、所述第二光源、所述第一相机、所述第二相机同步打开之前，所述方法还包括：控制所述第二光源打开；调节所述第二相机的光圈的大小以便于所述第二相机位于所述模型位于所述第二相机的焦平面的位置上；控制所述第二相机拍摄所述模型的边界获得初始的模型边界图；控制所述第二光源、所述第二相机关闭；对应地，在所述将所述粒子图与所述边界图进行融合以便获取包含所述模型的边界的粒子图之前，所述方法还包括：根据所述初始的模型边界图判断所述边界图是否为所述模型的边界图；若是，则进入所述将所述粒子图与所述边界图进行融合以便获取包含所述模型的边界的粒子图的步骤；若否，则控制所述第一光源、所述第二光源、所述第一相机、所述第二相机关闭，并返回所述控制所述第一光源、所述第二光源、所述第一相机、所述第二相机同步打开的步骤。8.一种获取包含模型边界的粒子图的装置，其特征在于，应用于包含第一光源、第二光源、第一相机、第二相机、反射镜、分光镜的设备，粒子平面、所述第一光源、所述反射镜、所述第二光源位于模型的第一侧；所述分光镜、所述第一相机、所述第二相机位于所述模型的第二侧；所述粒子平面、所述分光镜、所述第一相机位于所述第一光源发出的光束的传输方向上；所述粒子平面位于所述第一相机的焦平面上；所述反射镜、所述模型、所述分光镜、所述第二相机位于所述第二光源发出的光束的传输方向上；所述模型位于所述第二相机的焦平面上；所述装置包括：控制模块，用于控制所述第一光源、所述第二光源、所述第一相机、所述第二相机同步打开；获取模块，用于获取所述第一相机拍摄的所述粒子平面所得到的粒子图以及所述第二相机拍摄的所述模型的边界图；融合模块，用于将所述粒子图与所述边界图进行融合以便获取包含所述模型的边界的粒子图。9.一种获取包含模型边界的粒子图的装置，其特征在于，包括：存储器，用于存储计算机程序；
处理器，用于执行所述计算机程序时实现如权利要求5至7任一项所述的获取包含模型边界的粒子图的方法的步骤。10.一种计算机可读存储介质，其特征在于，所述计算机可读存储介质上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现如权利要求5至7任一项所述的获取包含模型边界的粒子图的方法的步骤。

技术总结
本申请公开了获取包含模型边界的粒子图的设备、方法、装置及介质，涉及背景纹影技术领域。该设备中，通过双光源、双相机，粒子平面位于第一相机的焦平面上，模型位于第二相机的焦平面上，当控制第一光源、第二光源、第一相机、第二相机同时打开时，同时拍摄模型的边界和粒子平面，解决了传统的背景纹影技术中无法时时得到模型边界的问题，尽可能地避免了先拍摄粒子平面或先拍摄模型边界图时，因模型边界出现抖动而导致背景纹影技术测量出现误差的情况的发生；实现了对带有固壁表面流场的密度变化的测量。此外，本申请还提供一种获取包含模型边界的粒子图的方法、装置以及介质，效果同上。效果同上。效果同上。


技术研发人员：黄刚雷 邓林啸 陈曦 涂国华 吴迪 张振辉 王喜超 袁先旭 陈坚强
受保护的技术使用者：中国空气动力研究与发展中心计算空气动力研究所
技术研发日：2023.07.10
技术公布日：2023/8/14