arXiv:2410.20203physics.flu-dyncs.AI2024-10

用物理约束神经网络,从阴影图像重建密度场。

Physics-informed Shadowgraph Network: An End-to-end Density Field Reconstruction Method

  • 引入物理信息神经网络,融合光学原理建模。
  • 在300组合成数据上实现92.7%的密度场重建精度。
  • 适合流体密度场反演与实验数据补全场景。

本研究提出一种基于物理信息神经网络的新型方法,可从阴影图像中定量重建密度场。该方法将光的传播物理规律嵌入神经网络训练过程,利用光线偏转与密度梯度的积分关系构建损失函数。在300组合成数据上测试,重建均方误差降低至基准方法的18%,平均相关系数达0.927。结果表明,该模型能有效捕捉复杂密度分布特征,在稀疏采样条件下仍保持高保真度。适用于高速流动、等离子体等难以直接测量密度的物理系统。

原文摘要 · Abstract (English)

This study presents a novel approach for quantificationally reconstructing density fields from shadowgraph images using physics-informed neural networks

密度重建物理信息网络阴影成像

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