冲击实验中复杂流场的准静止区检测

徐悦 曾强 李然 陈泉 李一鸣 牟彤彤 杨晖

摘要：颗粒流场特征检测通常采用粒子图像测速（PIV）技术测得速度场，再对多帧连续图像进行人工识别，检测结果存在一定的主观误差。因此，提出了一种在单帧流场图像中识别准静止区的DC-UNet++网络。首先，通过电荷耦合器件（CCD）采集小球冲击颗粒床形成的流场图像，再用PIV 技术分析并制作数据集。然后，在多组数据集上训练CNN 模型、UNet++模型和提出的DCUNet++模型，驗证分析其在单帧图像上检测准静止区的可行性与准确性。最后，讨论了该模型在非透明和透明两类颗粒材料中的低速冲击流场上的泛化能力。实验结果表明：DC-UNet++网络在非透明和透明颗粒材料上的准确率分别达到87.76% 和72.91%。DC-UNet++网络实现了在单帧图像上检测目标特征的任务，且对透明颗粒材料复杂流场下的特征仍具有较为准确的检测结果。

关键词：光学测量；PIV 速度场；图像处理；扩张卷积；特征检测

中图分类号：TP 394.1; O 313.4 文献标志码：A