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摘要
三维重建是层析粒子图像测速(Tomographic particle image velocimetry,TPIV)中重要的一步，重建过程中的权重系数计算通常较为繁琐，本文提出了一种TPIV粒子重建的快速权重计算方法——正向投影面积法(Forward Projection Area,FPA)，即将离散体素投影在相应像元上的面积作为权重系数计算的方法。首先基于针孔相机模型构建了三维空间内粒子多视角投影成像仿真程序，生成仿真图片用于方法分析与验证；其次，将FPA方法结合目前主流重建算法开展三维重建精度和耗时分析。结果表明，当用于本文所述测量区域重建时，相比于传统后向方法与亚网格法权重系数计算方法，FPA法的权重矩阵元素个数分别降低了大约3个和1个数量级，计算时间分别减少了33倍与7倍，相应地降低了计算机的内存占用，且FPA法与传统后向方法所计算的权重矩阵的平均相似度高于0.9974。在常用实验粒子浓度(pppp=0.05)时，该方法结合目前主流重建算法的重建精度可达0.8以上。同时基于仿真图片分析了相机最佳采集角度以及实验相机噪声对重建结果的影响，证明在实验噪声条件下重建结果仍然满足三维流场重建的要求。
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