• ISSN 1001-1455  CN 51-1148/O3
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周志刚, 王长利, 吴郑浩, 肖昌炎, 柯明, 张鑫, 钱秉文. 基于结构感知变分光流法的BOS冲击波超压非接触式测量[J]. 爆炸与冲击. doi: 10.11883/bzycj-2025-0269
引用本文: 周志刚, 王长利, 吴郑浩, 肖昌炎, 柯明, 张鑫, 钱秉文. 基于结构感知变分光流法的BOS冲击波超压非接触式测量[J]. 爆炸与冲击. doi: 10.11883/bzycj-2025-0269
ZHOU Zhigang, WANG Zhangli, WU Zhenghao, XIAO Changyan, KE Ming, ZHANG Xin, QIAN Bingwen. Non-contact Measurement of BOS Shock Wave Overpressure Based on Structure-Aware Variational Optical Flow Method[J]. Explosion And Shock Waves. doi: 10.11883/bzycj-2025-0269
Citation: ZHOU Zhigang, WANG Zhangli, WU Zhenghao, XIAO Changyan, KE Ming, ZHANG Xin, QIAN Bingwen. Non-contact Measurement of BOS Shock Wave Overpressure Based on Structure-Aware Variational Optical Flow Method[J]. Explosion And Shock Waves. doi: 10.11883/bzycj-2025-0269

基于结构感知变分光流法的BOS冲击波超压非接触式测量

doi: 10.11883/bzycj-2025-0269

Non-contact Measurement of BOS Shock Wave Overpressure Based on Structure-Aware Variational Optical Flow Method

  • 摘要: 背景纹影(BOS)技术因其非接触、高时空分辨率的优点,已成为爆炸力学外场实验的关键测量手段。然而,强光干扰、产物散射及冲击波自身信号微弱、形态复杂等因素,使得从BOS图像中自动、精确地提取波阵面极具挑战。现有方法虽有进展,但波阵面提取精度及复杂环境处理仍亟待突破。为解决此难题,本文提出了一种结构感知加权变分光流法(SAW-VF),旨在对冲击波的高速瞬态位移场进行鲁棒量化。该方法的核心在于最小化一个精心设计的能量泛函:首先,其数据保真项融合了一阶光度约束与二阶Hessian矩阵不变性,显著增强了对冲击波线状局部几何特征的敏感度;其次,引入由归一化互相关(NCC)驱动的空间自适应加权机制,以动态抑制图像严重畸变区域的负面影响;再者,采用受Perona-Malik扩散理论启发的各向异性正则项,以有效保护冲击波锋锐的运动边界。整个优化过程嵌入由粗至精的高斯金字塔框架中,以应对大位移运动。在此基础上,本研究进一步提出一种物理模型驱动的波阵面拟合方法,通过最大内点集优化并结合冲击波动力学约束精确提取波阵面,并最终实现了非接触式的超压定量测量。在TNT爆炸试验中,本方法测量结果与压力传感器数据的相对误差范围为0.93%至9.85%,验证了该自动化系统在冲击波非侵入式超压测量方面的有效性与准确性。
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出版历程
  • 收稿日期:  2025-08-18
  • 网络出版日期:  2025-11-04

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