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图3-3双腔激光发生系统
图像记录处理系统
图像记录系统和数据处理系统的主要功能是记录幽像和对记录的图像进行处理。主要由相机、PIV处理器和计算机及相应处理软件组成。CCD相机可以在瞬间(最小可达2微秒)拍摄两幅图片，形成一对图像，它与普通的CCD相机是不同的，其核心是一块由一定数量的象素点组成的面阵，每个象素点都是一个光电器件，如果某个象素点被感光．通过光电转换将光信号转换成电信号，并对相应的电容充电。每个象素点间都是绝缘的，这样由象素点组成的面阵就记录了一幅完整的图像。当从CCD相机输出结果时，每个象素点上的电荷转换成一个电压信号，电压信号的大小反应被测图像上相应点的灰度值。图像数据的转移是按照交替行间转移方式将图像转移到数据记录设备的。
3.3 数据处理
3.3.1 数字图像处理的基本概念[16] [17] [18] [19]
CCD拍摄的图像由图像卡采集，转换成数字图像后送计算机存储。数字图像处理就是通过计算机按照特定目标对数字图像进行一系列特定的操作来改造和分析图像的过程。它被认为是揭开图像数据抽象性的专门的二文信号处理方式。图像处理技术是随着计算机技术的不断进步而逐步发展和完善的新兴技术，是集光学、微电子学、计算机科学、应用数学等学科的综合性边缘学科，近年来，在能源、交通、医疗、自动化、遥感、教育和人工智能领域得到了广泛应用，并取得了巨大的经济效益和社会效益。
一般的图像(即模拟图像)是不能直接用计算机来处理的。为了使图像能在数字计算机内进行处理，必须将各类图像转化为数字图像，即图像的数字化。数字化是指将模拟信号的图像转换成以象素格式存储的数字图像，每个象素的亮度或灰度值用一个整数来表示，得到一个正方形的网格点阵。对该点阵进行抽样和量化两个步骤的操作，即可实现图像数字化的目的。所谓抽样就是把时间上和空间上连续分布的图像转化为离散的抽样点集(象素集)的一种操作。把抽样后所得的连续量表示的象素值离散化为整数值的操作为量化。
3.3.2 数字图像处理的原理及算法
（1） 图像预处理
PIV所拍摄及存储的图像虽然是数字式，但是图像在形成、传输和记录过程中，由于成像系统、传输介质和记录设备的不完善，都会使图像质量下降，或称退化[20] 。另外，尽管激光器产生的片光源厚度只有2~3mm，但相机具有一定的景深，离焦面上的粒子仍会在PIV图像上形成一定的模糊粒子像，对于测量来说，这些都属于背景噪声，为了将图像中的背景噪声滤掉，得到准确的结果，就必须进行预处理。预处理包括对比增强、噪声的去除、几何畸变的校正[21]。
（2）数字图像处理原理
为了分析数字图像的特征，将分析对象从图像中分离出来，从而把图像和背景作为分离的二值图像[22]。图像二值化也属于图像分割范畴，即将图像按照一定要求分成感兴趣的区域和不感兴趣的区域。一般来说，一幅图像中的“物体”是由许多灰度不同的象素组成，有闭合的边界。
根据粒子图像的特征，可以由图像的灰度梯度来进行粒子边界的识别，即从粒子}到象的灰度中心点出发，计算与灰度中心相邻各点间的梯度值．然后由这些点出发计算与各自相邻点的灰度梯度值，以此类推，直到粒子的边缘为止，即粒子边缘点与背景的梯度值小于预先设定的阈值，而且该点与相邻点的灰度值接近背景的灰度。找到各粒子的边界后，就可以计算出该粒子在图象中所占的面积，即包含多少个象素点。根据单位象素点所代表的实际长度，换算出粒子的实际面积。然后保持面积不变，将不规则形状的粒子折算成等效的球形粒子，得到相应的等效直径，即：
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