业界首发丨MicroVec 4DFLOW体三维（TOMO）PIV云计算平台

PIV业界首发MicroVec 4DFLOW体三维（TOMO）测量并行加速计算平台

粒子图像测速（Particle Image Velocimetry，简称PIV）技术可以追溯到20世纪90年代初。随着数学图像采集和处理技术、激光技术和计算机技术的发展，PIV技术经历了近30年从二维面测量到三维空间体测量的转变，进入了高速、高时空分辨率、超大/超微流场测量的新阶段。

这期间典型的代表人物有：

lR. J. Adrian，Department of Mechanical and Aerospace Engineering, University of Illinois.

lJürgen Kompenhans, German Aerospace Center (DLR) in Göttingen.

l申功忻，北京航空航天大学流体力学研究所。

lF. Scarano, Department of Aerospace Engineering, Delft University of Technology.

其中TOMO-PIV技术的发明也是这一过程中的一个重要里程碑。

在1997年，第一个商品化高灵敏度PIV CCD数字相机系统问世，它使用先进的数字图像处理技术（含跨帧frame straddle功能），提高了速度场测量范围、精度和稳定性。1998年，在Lisbon会议上出现了体视（Stereo）PIV技术，1999年，出现了新的3D-Volume PTV技术，集成了高分辨率PIV相机，进一步提高了测量精度和范围。

TOMO-PIV技术是体测量层析粒子图像测速技术（Tomography PIV）的简称，它利用多视角多台相机同时捕捉3D图像，该技术可以在一次测量中获取整个流场的3D速度分布信息，具有高时空分辨率、高精度和高灵敏度的特点。目前，TOMO PIV技术已经在流体力学、燃烧、工业、生物流体等领域得到了广泛的应用。

随着TOMO PIV技术的应用和发展，其一直存在如下几个关键技术急需改进：

l 数据处理复杂度高：由于TOMO PIV技术需要从多个二维图像中重构出三维信息，因此需要进行复杂的图像处理和计算，数据处理量较大，需要高性能的计算资源。

l 设备成本高：TOMO PIV技术需要多个相机和光源，因此设备成本较高，这限制了该技术的应用范围。

l 对实验条件要求高：TOMO PIV技术需要精确控制实验条件，例如流场稳定性、光路调整等，这增加了实验的难度和不确定性。

针对TOMO PIV的上述难题，威尼斯欢乐娱人城v3676针对性的开发了MicroVec 4DFLOW体三维（TOMO）高性能PIV云计算平台。MicroVec 4DFLOW云计算平台通过结合当前云计算技术优点实现了：

l PIV数据计算的可扩展性和灵活性：云计算提供了可伸缩的计算资源，可以根据PIV数据处理业务需求动态调整资源，提高了数据处理的灵活性和适应性。

l 数据处理的高可用性和可靠性：通过云平台高可用性和数据冗余等保障措施，确保实验数据计算应用和数据的安全可靠。

l 科研成本降低：使得科研机构可以按需动态投入，降低了TOMO系统硬件成本，并且减少了硬件和软件的维护成本。

l 数据处理高效协作：为科研工作者提供了一个集中式的协作平台，方便团队成员之间的协作和沟通，提高科研效率。

l 创新和快速迭代：为科研工作者提供了快速开发和部署应用的平台，使得科研能够更快地实现算法迭代更新，提高科研创新力。

北京威尼斯欢乐娱人城首先于2023年10月推出了业界首款基于云计算的2D2C PIV数据处理模块（基于微信小程序的2D PIV数据联网计算处理）。

最新的TOMO PIV云计算平台已经实现了：

1. 高分辨率相机指标：支持相机分辨率达到4Х29M；

2. 实际流场指标：支持最高达300Х300Х50mm（使用普通示踪粒子）；

3. 三维体素指标：1~30G（体素）;

4. 重构算法：几何重构算法；MART重构算法；空间平滑的MART重构算法（Spatial filtering MART，SF-MART）；灰度增强的MART重构算法（Intensity enhanced multiplicative algebraic reconstruction technique，IntE-MART）

5. 并行云重构速度：<60s/G（体素）；

6. 并行等效云计算速度： <10ms/向量；

7. 平台计算功能：支持MicorVec云计算平台（包含2D2C/2D3C/3D3C计算模块）；

8. 本地计算功能：支持MicroVec本地软件计算部署（需GPU硬件支持）；

9. 新技术应用：厚度/张角可调体光源；大行程自动标定机构；大流量气泡发生器；CXP高速接口应用；MR PIV技术应用。