用于纳米颗粒流动测速的共聚焦激光扫描显微镜图像相关法
流体动力学
2016-03-14 v1
摘要
我们提出了一种利用共聚焦激光扫描显微镜（CLSM）解析纳米颗粒流动速度的新粒子图像相关技术。使基于纳米颗粒扫描激光图像相关（SLIC）的测速复杂化的两个主要问题是：(1) 使用扩散主导的纳米颗粒作为流动示踪剂，给速度估计引入随机去相关误差；(2) 扫描激光图像采集的影响，引入偏置误差。迄今尚无研究量化这些误差或展示在 SLIC 测速中处理它们的方法。本工作中，我们基于鲁棒相位相关（RPC）和现有 SLIC 方法量化和减轻这些误差。首先，我们采用集成 RPC 替代集成标准互相关，并开发了 SLIC 最优滤波器以最大化相关强度，从而可靠且准确地检测代表纳米颗粒最概然平均位移的相关峰。其次，我们建立了由于扩散主导示踪颗粒图像扫描引起的 SLIC 测量偏置误差的解析模型。我们表明偏置误差仅取决于示踪颗粒平均速度与激光扫描器平均速度之比，并利用该模型校正引入的误差。我们利用合成图像和实验获取的纳米颗粒流经微通道的 SLIC 图像验证了技术。对于本研究测试的图像，我们的技术将误差比其他 SLIC 算法降低了至多十倍。此外，相较于标准互相关，我们优化的 RPC 滤波器将集成相关收敛所需图像对数量降低了两个数量级。
引用
@article{arxiv.1603.03460,
title = {Confocal laser scanning microscopy image correlation for nanoparticle flow velocimetry},
author = {Brian Jun and Matthew Giarra and Haisheng Yang and Russell Main and Pavlos Vlachos},
journal= {arXiv preprint arXiv:1603.03460},
year = {2016}
}
备注
30 pages, 13 figures, 2 tables, submitted to Measurement Science and Technology - Special Issue Article (PIV 2015)