基于MATLAB的跨帧粒子图像测速(PIV)分析工具

资 源 简 介

该项目在MATLAB R2010a环境下实现了一套完整的二维粒子图像测速分析系统，专为流体实验设计。通过图像预处理、互相关算法和矢量验证，可高效提取速度场数据并支持结果可视化，适用于流体力学研究与教学应用。

详 情 说 明

MATLAB R2010a 跨帧粒子图像测速（PIV）分析工具

项目介绍

本项目实现了一套完整的粒子图像测速（Particle Image Velocimetry, PIV）分析系统，专为流体力学实验设计。系统通过分析连续帧粒子图像中的粒子位移，计算二维速度场分布。该工具采用图像互相关算法，能够准确捕捉流体运动轨迹和速度分布特征，为流体动力学研究提供可靠的数据支持。

功能特性

• 粒子图像预处理：支持灰度图像序列的导入和优化处理
• 互相关计算：基于子区域窗口匹配技术实现精确的粒子位移检测
• 速度矢量提取：从互相关峰值中计算二维速度场
• 后处理验证：对速度矢量进行可靠性检验和异常值修正
• 多帧序列分析：支持连续帧数据分析，追踪流体运动轨迹
• 可视化输出：生成流场图、涡量场图、速度等值线图等多种可视化结果
• 数据导出：保存速度场数据及统计报告（最大/最小速度、平均流速等）

使用方法

1. 准备输入数据：

- 提供连续帧灰度图像序列（BMP/TIFF格式） - 确保图像包含清晰可辨的示踪粒子 - 准备相关参数：图像分辨率、帧率、物理标定比例尺

1. 配置处理参数：

- 设置分析区域范围 - 定义互相关窗口大小和步长 - 调整后处理验证参数

1. 执行分析：

- 运行主程序开始PIV分析 - 监控处理进度和中间结果

1. 查看结果：

- 分析生成的速度矢量场和涡量场 - 查看可视化图形输出 - 导出MAT格式数据文件用于进一步分析

系统要求

• 软件环境：MATLAB R2010a或更高版本
• 硬件建议：至少2GB内存，推荐4GB以上用于处理大尺寸图像序列
• 图像要求：灰度图像序列，粒子对比度清晰，背景噪声低

文件说明

主程序文件整合了PIV分析的核心流程，实现了从图像导入到结果输出的完整功能链。具体包括图像序列的批量读取与预处理、基于互相关算法的粒子位移计算、速度矢量场的提取与优化、涡量场的推导计算，以及多种可视化图形的生成与数据报告的输出。该文件通过模块化设计协调各处理环节，确保分析的准确性和效率。