CN108362469B - 基于压敏漆与光场相机的尺寸与表面压力测量方法与装置 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种基于压敏漆与光场相机的三维尺寸与表面压力的测量方法，包含以下步骤：图片获取步骤：分别获取模型的压力信号光场图片与深度信号光场图片；表面压力分布计算步骤：从压力信号光场图片中计算得出模型表面压力分布图；表面深度分布计算步骤：从深度信号光场图片中计算得出模型表面深度分布图；三维压力分布生成步骤：融合模型表面压力分布图的信息与模型表面深度分布图的信息，生成三维模型压力分布图。本发明还提供了一种实现上述测量方法的测量装置。本发明能够实现单台光场相机单点拍摄获取模型三维尺寸与表面压力分布的融合数据，相较于其他压敏漆和三维重构拍摄要求，明显降低了***的复杂度，提高了测量的效率。
Description
技术领域
本发明涉及空气动力学测量技术领域，具体地，涉及一种基于压敏漆与光场相机的尺寸与表面压力测量方法与装置。
背景技术
压敏漆(PSP)作为一种非接触式且高分辨率的表面压强测量技术，自二十世纪八十年代被提出以来，一直被广泛应用于空气动力学实验研究中。同传统的压力计或压力传感器只能逐点获取压强数据不同，压敏漆能够一次性测量复杂模型表面的压强分布。该技术利用了荧光分子的氧淬灭特性，在合适的拍摄条件下，测量精度理论上只受制于所用光电探测器的精度。通过使用合适的压敏漆基底和成像设备，能够适应静态或包含动态波动的压力测量。
压敏漆技术发展至今不断完善，但由漆料温度敏感性、模型偏移变形、光源不稳定性和光降解等因素引起的误差无法做到完全消除。除了在低速流动中提高精度和在高速流动中提高响应频率以外，如何获取一个复杂三维模型整体表面的压强分布也是该领域内的研究重点。
近年来，光场成像的发展为三维模型压敏漆测量提供了一种有潜力的多相机成像的替代方案。“光场”表示空间中自由传播光线的集合，通常借由五维参数方程来描述，其中L是光线辐射密度的度量，(x,y,z)和分别表示光线的空间和角度信息。五维光场可通过两个平行的采样平面简化至四维，即L＝L(u,v,s,t)，其中(u,v)和(s,t)分别是光线与这两个平面的交点坐标。为了记录四维光场，需要在相机光电传感器前一段距离处放置一块微透镜阵列，若此距离等于微透镜的焦距，得到的新相机结构称之为散焦型光场相机(Defocused Plenoptic Camera)，为消除歧义，下文所提及的光场或光场相机均指代在这种结构基础上所搭建的光学成像***。空间上任意光线都能够通过其与相机主透镜和微透镜平面的交点来唯一确定。若记主透镜平面为(u,v)，微透镜平面则为(s,t)。通过微透镜的光线可看作是经过微透镜再采样后拥有了获取四维光场L(u,v,s,t)的能力，将光场原始照片做一定的处理，可以获得拍摄物体的深度信息。
现今测量复杂几何空气动力学模型的三维尺寸和压力分布大都是通过多相机成像的方式来实现。多视角式的压敏漆技术对模型和多相机的安装、排布、校准以及开设光学窗口的数量都提出了很高的要求。这些要求对于空气动力学测试尤其是大型风洞实验都是十分不利的。
发明内容
针对现有技术中的缺陷，本发明的目的是提供一种基于压敏漆与光场相机的尺寸与表面压力测量方法与装置。
根据本发明提供的基于压敏漆与光场相机的三维尺寸与表面压力的测量方法，包含以下步骤：
图片获取步骤：分别获取模型的压力信号光场图片与深度信号光场图片；
表面压力分布计算步骤：从压力信号光场图片中计算得出模型表面压力分布图；
表面深度分布计算步骤：从深度信号光场图片中计算得出模型表面深度分布图；
三维压力分布生成步骤：融合模型表面压力分布图的信息与模型表面深度分布图的信息，生成三维模型压力分布图。
优选地，所述图片获取步骤包含以下步骤：
压力信号光场图片获取步骤：风洞关闭工况与开启工况下，使用光场相机拍摄紫外光源激发的涂有压敏漆的模型，分别得到压力信号光场图片,并分别记为第一压力光场图片、第二压力光场图片；
深度信号光场图片获取步骤：风洞关闭工况下，使用光场相机拍摄被投影图案的模型。
优选地，所述表面压力分布计算步骤包含以下步骤：
中心视角图片获取步骤：取出第一压力光场图片与第二压力光场图片中所有微透镜投影中心对应的像素，将所有取出的像素按微透镜的位置分布拼合，分别得到第一中心视角图片与第二中心视角图片；
旋转平移纠偏步骤：对第一中心视角图片与第二中心视角图片进行旋转与平移的纠偏，分别获得纠偏后的第一中心视角图片与纠偏后的第二中心视角图片；
光强比例图片获取步骤：以纠偏后的第一中心视角图片作为参考图片，对纠偏后的第一中心视角图片对应像素值与纠偏后的第二中心视角图片对应像素值做除法，得到光强比例图片；
模型表面压力计算步骤：基于光强比例图片计算获得模型表面压力。
优选地，中心视角图片获取步骤中，利用小孔成像原理，通过拍摄最小光圈下白板获取微透镜投影中心；
旋转平移纠偏步骤中，基于以下公式获取旋转平移参数：
W′on＝T(Δx,Δy)RΔθWon
式中：W′on为经过旋转平移后的图片矩阵；T(Δx,Δy)为平移矩阵；Δx,Δy为平移参数；RΔθ为旋转矩阵；Δθ为旋转参数；Won为风洞开启工况的图片矩阵；(Δθ,Δx,Δy)为旋转平移参数；argminΔθ,Δx,Δy()代表括号内代式取极小值时Δθ,Δx,Δy值；sum()为求取括号内矩阵元素值的和的算法；Woff为风洞关闭工况的图片矩阵；.×代表对应位置的元素相乘；
光强比例图片获取步骤中，光强比例图片通过Woff./W′on获得，其中，./代表对应位置的元素相除；
模型表面压力计算步骤中，基于以下公式计算获得模型表面压力：
式中：I为由相机记录下来的荧光强度；ref为参考值，选取风洞关闭时的数值为参考值；Iref为参考荧光强度；A1与A2均是压敏漆性能系数；A1(T)与A2(T)均为压敏漆性能系数关于温度的函数；P为表面压强；Pref为参考表面压强。
优选地，所述表面深度分布计算步骤包含以下步骤：
深度视觉图片获取步骤：对深度信号光场图片进行中心视角图片获取操作，获取微透镜投影中心为对称中心分布，大小为a×a的深度视觉图片；
EPI斜率输出步骤：输出深度视觉图片中每个像素点的EPI斜率kepi；
深度计算步骤：根据kepi计算出模型上的实际深度d。
优选地，所述EPI斜率输出步包含以下步骤：
步骤S1：对除中心视角以外的所有视角做亚像素平移，平移矢量按以下公式计算：
式中：labelind为当前标签的索引数；labeltotal为设定的标签总数；labelind∈[0,labeltotal]且labelind为整数；labelstep为设定的标签步长；kconst为设定的平移常数项；为一个非中心视角位置相对于中心视角位置的矢量；
步骤S2：每平移一个labelind，计算a×a平移图像集的代价值，根据以下公式计算中心视角图片中(x,y)处像素在EPI中的斜率kepi(x,y)：
式中：代表括号内代式取极小值时labelind的值；α为比例系数；CD为平移后图片集相较于中心图片像素差值的绝对值之和；CG为平移后图片集相较于中心图片梯度差值绝对值之和。
优选地，深度计算步骤中，根据以下公式计算实际深度d：
式中：K为单位视角对应的主透镜尺寸所占的像素个数；D为主透镜的通光孔径直径；A为主透镜的微像尺寸；Spx为单个像素的边长；f为主透镜的焦距；fn为主透镜的f-number，u为物距；R是由原始图像至视角变换图像的像素数缩放比例，或者其中，单位视角的图片的大小为m×n，原始图片的大小为M×N。
优选地，采用度量校准求取u与K的取值：多次拍摄校准板，每次拍摄之前，将校准板沿着平行于相机主光轴的方向移动一个设定的距离Δd；获取校准板上特征点的kepi，在u与K估计值附近设定区间内，用最小二乘法求取u与K在估计值下d的表达式的残差值平方和S(i,j)，取S(i,j)为最小值时的u与K的值为拟合值：
式中：Kfinal为K的拟合值；ufinal为u的拟合值；()代表括号内代式取极小值时Ki与uj的取值；Ki为在K估计值附近区间内第i个K的取值；uj为在u估计值附近区间内第j个u的取值；S为残差值平方和；(i,j)为u与K估计值附近设定区间内特征点的坐标位置。
优选地，三维压力分布生成步骤中，采用样条曲线拟合，将离散分布的模型表面深度结果按不同截面拟合转化为连续分布；
将模型表面压力分布图的信息与模型表面深度分布图的信息按对应位置耦合，获得三维模型压力分布图。
本发明还提供了一种实现上述的基于压敏漆与光场相机的三维尺寸与表面压力的测量方法的测量装置，包含被测模型、紫外光源、光场相机以及投影仪，仅包含一台光场相机，所述投影仪能够在被测模型投影图案。
与现有技术相比，本发明具有如下的有益效果：
1、本发明能够实现单台光场相机单点拍摄获取模型三维尺寸与表面压力分布的融合数据，相较于其他压敏漆和三维重构拍摄要求，明显降低了***的复杂度，提高了测量的效率。
2、本发明能够在一定拍摄条件下实现单点拍摄式三维模型压力分布的获取，有效避免了现有三维测量技术与压敏漆技术在实验设备、实验过程中的不兼容性，为后续进一步简化技术复杂度、提高测量效率开辟了一条新道路。
3、本发明仅使用一台相机来实现对模型三维尺寸和表面压力分布的同时测量，可以有效提高风洞运作效率。
附图说明
通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本发明的其它特征、目的和优点将会变得更明显：
图1为本发明实施例中用于获取模型表面压力的装置图；
图2为本发明实施例中用于获取模型表面深度的装置图；
图3为本发明针对一个特定模型进行测量的应用实例；
图4为应用实例模型轴线上的深度误差值分布；
图5为本发明提供的基于压敏漆与光场相机的三维尺寸与表面压力的测量方法流程图；
图中示出：被测模型1；紫外光源2；光场相机3；投影仪4；图片获取步骤101；表面压力分布计算步骤102；表面深度分布计算步骤103；三维压力分布生成步骤104。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本发明，但不以任何形式限制本发明。应当指出的是，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进。这些都属于本发明的保护范围。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
如图5所示，本发明提供的基于压敏漆与光场相机的三维尺寸与表面压力的测量方法，包含以下步骤：图片获取步骤：分别获取模型的压力信号光场图片与深度信号光场图片；表面压力分布计算步骤：从压力信号光场图片中计算得出模型表面压力分布图；表面深度分布计算步骤：从深度信号光场图片中计算得出模型表面深度分布图；三维压力分布生成步骤：融合模型表面压力分布图的信息与模型表面深度分布图的信息，生成三维模型压力分布图。
所述图片获取步骤包含以下步骤：压力信号光场图片获取步骤：风洞关闭工况与开启工况下，使用光场相机拍摄紫外光源激发的涂有压敏漆的模型，分别得到压力信号光场图片,并分别记为第一压力光场图片、第二压力光场图片；深度信号光场图片获取步骤：风洞关闭工况下，使用光场相机拍摄被投影图案的模型。实施例中，图片获取步骤采用基于压敏漆激发强度的压力测量手段，三维光场压敏漆技术由两个部分组成。首先是模型表面荧光光场图像获取及压力计算，其次是模型表面三维光场图像获取及深度重构。将模型待测的区域放置于对焦平面以内的某处，打开紫外光源，使得压敏漆受到激发发出荧光，利用光场相机来获取风洞开闭时的模型表面荧光图像。如图1所示，三维光场压敏漆技术同二维压敏漆***较为类似，唯一不同的是风洞开闭时前者是利用光场相机代替后者使用的传统相机获取图片。模型表面三维光场图像获取与压力信息图像获取没有严格的先后顺序。如图2所示，关闭紫外光源，打开投影仪，选择疏密得当的黑点白背景图案投影于待测模型表面，使得黑点呈蜂窝状六边形均匀分布，黑点总面积约占总投影面积的40％至50％。不移动光场相机的位置，拍摄获得此投影下的模型表面图。
所述表面压力分布计算步骤包含以下步骤：中心视角图片获取步骤：取出第一压力光场图片与第二压力光场图片中所有微透镜投影中心对应的像素，将所有取出的像素按微透镜的位置分布拼合，分别得到第一中心视角图片与第二中心视角图片；旋转平移纠偏步骤：对第一中心视角图片与第二中心视角图片进行旋转与平移的纠偏，分别获得纠偏后的第一中心视角图片与纠偏后的第二中心视角图片；光强比例图片获取步骤：以纠偏后的第一中心视角图片作为参考图片，对纠偏后的第一中心视角图片对应像素值与纠偏后的第二中心视角图片对应像素值做除法，得到光强比例图片；模型表面压力计算步骤：基于光强比例图片计算获得模型表面压力。
实施例中，在对对应像素做除法得到光强比例图像之前，需要对光场原始图片做预处理。预处理的第一步是获取每个微透镜在相机光电传感器上的投影中心。将一块均匀的白板放在相机前，将光圈调至最小后拍摄获取白板的图片，利用9×9的高斯分布对每个亮点做拟合，计算出亚像素的微透镜投影中心坐标。利用每个中心的坐标，可以将其后所对应的像素集合进行人为编码。在长度以像素为单位的条件下，设原始图像的尺寸是M×N，微透镜所在的圆的外接正方形的边长是A；微透镜的数量为X×Y。根据背景技术中提及的四维光场成像的原理L＝L(u,v,s,t)，微透镜下的每一个像素相对于其投影中心的坐标都代表了一个确定的(u,v)值，而该微透镜在像素平面上的投影中心决定了(s,t)的值。(u,v)值的含义可以看作是光线通过了主透镜不同的位置，故取出所有微透镜下(u,v)值相同的某个像素，将其按微透镜中心在光电传感器平面上的排布规律组合起来，便能够获得一个视角的图像，组合过程中针对实际图片像素不落在微透镜投影中心位置的情况，使用了基于邻近采样点的插值算法计算该点处的像素值。生成的某个视角图片的大小可以人为设定，此处设为m×n。理论上来说，对于该光场成像***，能够获取A×A区域内接圆上所有视角的图像。对于风洞开闭条件下获取的模型光场原始图片，仅取两者的中心视角做后续处理，即用微透镜投影中心处的像素插值得到的图片。
预处理的第二步需要考虑由于风洞开启引起的模型平移和旋转。首先将模型的区域利用阈值分割划分出来，将背景置零，设风洞开启工况的图片矩阵为Won，风洞开关闭工况的图片矩阵为Woff。估算模型在风洞开启时相对于风洞关闭时的偏转角度，用该角度下的反向二维旋转矩阵Rθ旋转模型，消除两者模型的角度差异；再估算平移距离，引入平移矩阵T(Δx,Δy)，平移旋转过后的模型，设Won中某点的坐标为则经过平移旋转后的坐标遍历Won上所有非零点后得到风洞开启时模型平移旋转后的分布为Won′。对Woff和Won′的对应位置求点积，取结果的元素求和，则偏转平移参数(Δθ,Δx,Δy)应对应该和值最大时的参数，即：
W′on＝T(Δx,Δy)RΔθWon
式中：W′on为经过旋转平移后的图片矩阵；T(Δx,Δy)为平移矩阵；Δx,Δy为平移参数；RΔθ为旋转矩阵；Δθ为旋转参数；Won为风洞开启工况的图片矩阵；(Δθ,Δx,Δy)为旋转平移参数；argminΔθ,Δx,Δy()代表括号内代式取极小值时Δθ,Δx,Δy值；sum()为求取括号内矩阵元素值的和的算法；Woff为风洞关闭工况的图片矩阵；.×代表对应位置的元素相乘。
确定了偏转平移参数之后，利用偏转后的结果求取光强比例图像，即通过Woff./W′on求得，其中，./代表对应位置的元素相除。
基于改良后的Stern-Volmer方程，通过计算风洞关闭工况与开启工况这两个工况下图像对应位置像素值的比值，结合对实验温度下压敏漆的校准公式及参数，计算出三维模型表面的压强分布：
式中：I为由相机记录下来的荧光强度；ref为参考值，选取风洞关闭时的数值为参考值；Iref为参考荧光强度；A1与A2均是压敏漆性能系数；A1(T)与A2(T)均为压敏漆性能系数关于温度的函数；P为表面压强；Pref为参考表面压强。
表面深度分布计算步骤包含以下步骤：深度视觉图片获取步骤：对深度信号光场图片进行中心视角图片获取操作，获取微透镜投影中心为对称中心分布，大小为a×a的深度视觉图片；EPI斜率输出步骤：输出深度视觉图片中每个像素点的EPI斜率kepi，EPI(Epipolar Plane Image)为极几何图，EPI斜率为同一物体随着视角变化而位移量的一种度量；深度计算步骤：根据kepi计算出模型上的实际深度d。
实施例中，同上述压力图像处理过程类似，在处理深度信息之前，针对后续深度估计算法的需求，需要取出所有视角中的一部分的视角加以使用，这些视角分布在以微透镜投影中心为对称中心的、大小为a×a的正方形上(a<A，且a为整数)。将这些图片集合作为深度估计算法的输入量后，其深度估计的结果形式是输出了以中心视角图片为样板，中心图片上每一点的EPI斜率kepi，这个斜率的含义可看作每单位视角某点的位移像素数，位于对焦平面以内取正，反之取负。该深度估计算法主体分以下几步：
步骤S1：对除中心视角以外的所有视角做亚像素平移，平移矢量 其中labelind为当前标签的索引数，labelind∈[0,labeltotal]且为整数；labeltotal是人为设定的标签总数，一般取60-100；labelstep是人为设定的标签步长；kconst是人为设定的平移常数项，其目的是使得最终所涉及到的平移距离将模型所占据的深度范围包括进去的同时，又不至于超出该范围太多；为该视角位置相对于中心视角位置的矢量，对于中心视角，可以看作是零。
步骤S2：每平移一个labelind，计算a×a平移图像集的代价值(Cost volume)，代价值的大小分为两部分：第一部分为图片集(x,y)处像素集相较于中心图片(x,y)处像素差值绝对值的和CD，第二部分为图片集(x,y)处梯度相较于中心图片(x,y)处梯度差值绝对值的和CG。两者通过比例系数α耦合得最终的代价值为αCD+(1-α)CG，α∈[0,1]，α一般取0.5即可。对labelind下中心图像所有像素求取代价值，并对所有的labelind做遍历，得到m×n×labeltotal的多标签代价集。对于kepi(x,y)，即中心视角图片中(x,y)处像素在EPI中的斜率有：
式中：代表括号内代式取极小值时labelind的值；α为比例系数；CD为平移后图片集相较于中心图片像素差值的绝对值之和；CG为平移后图片集相较于中心图片梯度差值绝对值之和。
利用薄透镜成像公式以及光场相机的结构特点，可以推出kepi与实际深度d之间的关系为
式中：K为单位视角对应的主透镜尺寸所占的像素个数；D为主透镜的通光孔径直径；A为主透镜的微像尺寸；Spx为单个像素的边长；f为主透镜的焦距；fn为主透镜的f-number，u为物距；R是由原始图像至视角变换图像的像素数缩放比例，或者其中，单位视角的图片的大小为m×n，原始图片的大小为M×N。理论上来说与两者应该相等，但由于实际中并非所有的相机光电传感器都能够被微透镜覆盖，亦或是边缘的微透镜质量欠佳，导致使用中需要去除M×N的原始图像中质量较差的边缘部分，设去除边缘后的图像大小为M′×N′，则实际的图像缩放大小应为：
或
上式中，F和fn能准确从主透镜的参数中读取，Spx作为像素的尺寸，亦能从相机的生产参数中准确读取。式中物距u值未知，微透镜投影斑外接正方形边长A的值可以通过估算该光圈大小下微透镜投影圆斑的直径来获得，后续度量校准计算中可以将这个估计值计算得来的K作为初值，求取u与K的最优化解。
度量校准的目的是求取精确的u与A值，做法是多次拍摄易于获取kepi的校准板，并计算校准板上某些特征点的kepi，每次拍摄之前，将校准板沿着平行于相机主光轴的方向移动一个已知的距离Δd。校准板的图案须有利于kepi的准确获取，本发明中使用的图案为常见的相机校准中所用的黑白棋盘样式。移动距离Δd由高精度的线性位移台自由设定，初始位置一般设为略远离对焦平面的某一处，即略小于零，终点位置一般人为调整在设拍摄的总数为G，则移动的总距离为(G-1)·Δd，在K的估算值Kesti值附近的某个区间如(95％Kesti,105％Kesti)中取Ki，求解关于相应估计物距uesti的方程：
在u的估算值uesti值附近的某个区间如(95％uesti,105％uesti)中取uj，根据已知的G组不同的kepi，利用最小二乘法求取(Ki,uj)参数下的残差平方和，记为S(i,j)，当残差平方和最小时，即可看作拟合结果与真实值最为接近，即：
式中：Kfinal为K的拟合值；ufinal为u的拟合值；()代表括号内代式取极小值时Ki与uj的取值；Ki为在K估计值附近区间内第i个K的取值；uj为在u估计值附近区间内第j个u的取值；S为残差值平方和；(i,j)为u与K估计值附近设定区间内特征点的坐标位置。
三维压力分布生成步骤中，采用样条曲线拟合，将离散分布的模型表面深度结果按不同截面拟合转化为连续分布,将模型表面压力分布图的信息与模型表面深度分布图的信息按对应位置耦合，获得三维模型压力分布图。
由于标签的离散性，深度分布不能很好地匹配曲面，采取Matlab中的样条曲线拟合，将离散分布的模型表面深度结果按不同截面拟合转化为连续分布，提高由于离散标签的存在而降低的采样精度。最后将压力与后处理过后的深度数据融合能够得到最终的三维模型压强分布结果，具体应用实例见图3所示，融合过程中涉及匹配模型上相应的点，所用的方法与上述的方式类似。
图4给出了本发明实施例所述深度计算结果与真实模型尺寸在模型中轴线上的对比误差分布图，其中X轴的方向为模型顶尖所指的方向。可以看出，在模型截面积较大的情况下，深度估计的误差能够有效地控制在±1mm以内，靠近模型顶尖的部分由于截面积变小，导致模型表面曲率大幅度增加，由于全局相机分辨率为定值，故截面积变小引起了实际分辨能力的下降，使得深度计算结果偏离真实值较多。
但整体来说，本发明能够在一定拍摄条件下实现单点拍摄式三维模型压力分布的获取，有效避免了现有三维测量技术与压敏漆技术在实验设备、实验过程中的不兼容性，为后续进一步简化技术复杂度、提高测量效率开辟了一条新道路。
本发明提供了一种实现上述的基于压敏漆与光场相机的三维尺寸与表面压力的测量方法的测量装置，包含被测模型、紫外光源、光场相机以及投影仪，且仅包含一台光场相机，所述投影仪能够在被测模型投影图案。压力信号光场图片获取步骤中，打开紫外光源，关闭投影仪，并使用光场相机拍照；深度信号光场图片获取步骤中，关闭紫外光源，打开投影仪在被测模型上投影，并使用光场相机拍照。
以上对本发明的具体实施例进行了描述。需要理解的是，本发明并不局限于上述特定实施方式，本领域技术人员可以在权利要求的范围内做出各种变形或修改，这并不影响本发明的实质内容。在不冲突的情况下，本申请的实施例和实施例中的特征可以任意相互组合。
Claims (8)
1.一种基于压敏漆与光场相机的三维尺寸与表面压力的测量方法，其特征在于，包含以下步骤：
图片获取步骤：分别获取模型的压力信号光场图片与深度信号光场图片；
表面压力分布计算步骤：从压力信号光场图片中计算得出模型表面压力分布图；
表面深度分布计算步骤：从深度信号光场图片中计算得出模型表面深度分布图；
三维压力分布生成步骤：融合模型表面压力分布图的信息与模型表面深度分布图的信息，生成三维模型压力分布图；
所述图片获取步骤包含以下步骤：
压力信号光场图片获取步骤：风洞关闭工况与开启工况下，使用光场相机拍摄紫外光源激发的涂有压敏漆的模型，分别得到压力信号光场图片，并分别记为第一压力光场图片、第二压力光场图片；
深度信号光场图片获取步骤：风洞关闭工况下，使用光场相机拍摄被投影图案的模型；
所述表面压力分布计算步骤包含以下步骤：
中心视角图片获取步骤：取出第一压力光场图片与第二压力光场图片中所有微透镜投影中心对应的像素，将所有取出的像素按微透镜的位置分布拼合，分别得到第一中心视角图片与第二中心视角图片；
旋转平移纠偏步骤：对第一中心视角图片与第二中心视角图片进行旋转与平移的纠偏，分别获得纠偏后的第一中心视角图片与纠偏后的第二中心视角图片；
光强比例图片获取步骤：以纠偏后的第一中心视角图片作为参考图片，对纠偏后的第一中心视角图片对应像素值与纠偏后的第二中心视角图片对应像素值做除法，得到光强比例图片；
模型表面压力计算步骤：基于光强比例图片计算获得模型表面压力。
2.根据权利要求1所述的基于压敏漆与光场相机的三维尺寸与表面压力的测量方法，其特征在于，中心视角图片获取步骤中，利用小孔成像原理，通过拍摄最小光圈下白板获取微透镜投影中心；
旋转平移纠偏步骤中，基于以下公式获取旋转平移参数：
W′on＝T(Δx，Δy)RΔθWon
式中：W′on为经过旋转平移后的图片矩阵；T(Δx，Δy)为平移矩阵；Δx，Δy为平移参数；RΔθ为旋转矩阵；Δθ为旋转参数；Won为风洞开启工况的图片矩阵；(Δθ，Δx，Δy)为旋转平移参数；argminΔθ，Δx，Δy()代表括号内代式取极小值时Δθ，Δx，Δy值；sum()为求取括号内矩阵元素值的和的算法；Woff为风洞关闭工况的图片矩阵；.×代表对应位置的元素相乘；
光强比例图片获取步骤中，光强比例图片通过Woff./W′on获得，其中，./代表对应位置的元素相除；
模型表面压力计算步骤中，基于以下公式计算获得模型表面压力：
式中：I为由相机记录下来的荧光强度；ref为参考值，选取风洞关闭时的数值为参考值；Iref为参考荧光强度；A1与A2均是压敏漆性能系数；A1(T)与A2(T)均为压敏漆性能系数关于温度的函数；P为表面压强；Pref为参考表面压强。
3.根据权利要求1所述的基于压敏漆与光场相机的三维尺寸与表面压力的测量方法，其特征在于，所述表面深度分布计算步骤包含以下步骤：
深度视觉图片获取步骤：对深度信号光场图片进行中心视角图片获取操作，获取微透镜投影中心为对称中心分布，大小为a×a的深度视觉图片；
EPI斜率输出步骤：输出深度视觉图片中每个像素点的EPI斜率kepi；
深度计算步骤：根据kepi计算出模型上的实际深度d。
4.根据权利要求3所述的基于压敏漆与光场相机的三维尺寸与表面压力的测量方法，其特征在于，所述EPI斜率输出步骤包含以下步骤：
步骤S1：对除中心视角以外的所有视角做亚像素平移，平移矢量按以下公式计算：
式中：labelind为当前标签的索引数；labeltotal为设定的标签总数；labelind∈[0，labeltotal]且labelind为整数；labelstep为设定的标签步长；kconst为设定的平移常数项；为一个非中心视角位置相对于中心视角位置的矢量；
步骤S2：每平移一个labelind，计算a×a平移图像集的代价值，根据以下公式计算中心视角图片中(x，y)处像素在EPI中的斜率kepi(x，y)：
式中：代表括号内代式取极小值时labelind的值；α为比例系数；CD为平移后图片集相较于中心图片像素差值的绝对值之和；CG为平移后图片集相较于中心图片梯度差值绝对值之和。
5.根据权利要求4所述的基于压敏漆与光场相机的三维尺寸与表面压力的测量方法，其特征在于，深度计算步骤中，根据以下公式计算实际深度d：
式中：K为单位视角对应的主透镜尺寸所占的像素个数；D为主透镜的通光孔径直径；A为主透镜的微像尺寸；Spx为单个像素的边长；f为主透镜的焦距；fn为主透镜的f-number，u为物距；R是由原始图像至视角变换图像的像素数缩放比例，或者其中，单位视角的图片的大小为m×n，原始图片的大小为M×N。
6.根据权利要求5所述的基于压敏漆与光场相机的三维尺寸与表面压力的测量方法，其特征在于，采用度量校准求取u与K的取值：多次拍摄校准板，每次拍摄之前，将校准板沿着平行于相机主光轴的方向移动一个设定的距离Δd；获取校准板上特征点的kepi，在u与K估计值附近设定区间内，用最小二乘法求取u与K在估计值下d的表达式的残差值平方和S(i，j)，取S(i，j)为最小值时的u与K的值为拟合值：
式中：Kfinal为K的拟合值；ufinal为u的拟合值；()代表括号内代式取极小值时Ki与uj的取值；Ki为在K估计值附近区间内第i个K的取值；uj为在u估计值附近区间内第j个u的取值；S为残差值平方和；(i，j)为u与K估计值附近设定区间内特征点的坐标位置。
7.根据权利要求1所述的基于压敏漆与光场相机的三维尺寸与表面压力的测量方法，其特征在于，三维压力分布生成步骤中，采用样条曲线拟合，将离散分布的模型表面深度结果按不同截面拟合转化为连续分布；
将模型表面压力分布图的信息与模型表面深度分布图的信息按对应位置耦合，获得三维模型压力分布图。
8.一种实现权利要求1至7中任一项所述的基于压敏漆与光场相机的三维尺寸与表面压力的测量方法的测量装置，包含被测模型、紫外光源、光场相机以及投影仪，其特征在于，仅包含一台光场相机，所述投影仪能够在被测模型投影图案。
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