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在对单帧长曝光成像法形成的颗粒轨迹灰度值进行理论分析的基础上,提出了基于灰度值分布的颗粒速度测量方法,即对轨迹长轴一端的像素相对灰度值ΔG沿轴向x进行线性拟合,可获得拟合斜率-Pk/v,其中常数k由标定实验预先获得,从而可计算出颗粒速度。基于成像仿真分析和实验研究,对该方法的速度测量误差进行了分析,并与前期工作中采用的直接二值化方法结合Regionprops函数或Radon变换测速的误差进行对比,结果表明,在该实验条件下,基于图像灰度分布的方法可将测速误差减小5%～25%。