On the applicability of numerical image mapping for PIV image analysis near curved interfaces
On the applicability of numerical image mapping for PIV image analysis near curved interfaces
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数值图像映射在弯曲界面附近 PIV 图像分析中的适用性
DOI：
10.1088/1361-6501/aa6c8f
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发表时间：
2017
影响因子：
2.4
通讯作者：
Masullo A
中科院分区：
文献类型：
--
作者：
Masullo A
本文详细研究了图像映射在粒子图像测速(PIV)应用中的一般适用性。图像映射可以通过消除PIV询问窗口和界面之间的重叠来提高PIV测量精度，如文献中的一些例子所示。在执行PIV互相关之前，图像映射使用曲线接口适配网格来变换PIV图像。然而，由于粒子图像变形和曲线网格线映射中固有的雅可比变换引起的退化效应从未被深入研究过。文中详细介绍了从网格生成到图像重采样的图像映射实现，并分析了相关的误差来源。与标准PIV方法的系统比较表明，图像映射仅在非常有限的流动条件和几何形状下有效，并且强烈依赖于边界形状和流线的先验知识。特别是，对于与界面不平行的强弯曲几何或流线，图像映射方法很容易被调用所获得的位移向量的适当空间重新定位的更传统的图像分析方法所超越。
This paper scrutinises the general suitability of image mapping for particle image velocimetry (PIV) applications. Image mapping can improve PIV measurement accuracy by eliminating overlap between the PIV interrogation windows and an interface, as illustrated by some examples in the literature. Image mapping transforms the PIV images using a curvilinear interface-fitted mesh prior to performing the PIV cross correlation. However, degrading effects due to particle image deformation and the Jacobian transformation inherent in the mapping along curvilinear grid lines have never been deeply investigated. Here, the implementation of image mapping from mesh generation to image resampling is presented in detail, and related error sources are analysed. Systematic comparison with standard PIV approaches shows that image mapping is effective only in a very limited set of flow conditions and geometries, and depends strongly on a priori knowledge of the boundary shape and streamlines. In particular, with strongly curved geometries or streamlines that are not parallel to the interface, the image-mapping approach is easily outperformed by more traditional image analysis methodologies invoking suitable spatial relocation of the obtained displacement vector.
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