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距離画像を用いた3次元粒子画像流速分布測定法の実用化

利用距离图像的3D粒子图像流速分布测量方法的实际应用

基本信息

批准号：
07750192
负责人：
村田滋
金额：
$ 0.64万
依托单位：
Kyoto Institute of Technology
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Encouragement of Young Scientists (A)
财政年份：
1995
资助国家：
日本
起止时间：
1995 至无数据
项目状态：
已结题

项目摘要

本研究では、1台のカメラを用いて撮影した画像から3次元流速分布を測定する画像処理手法の実用化を図り、その性能評価を行うことを目的としている。本年度は昨年度に引き続き、トレーサ粒子による3次元流れの可視化像を2次元距離画像として記録する方法と、距離画像から3次元速度ベクトルを求める方法の検討を行った。1.まず前者では、トレーサ粒子にレーザ光を照射して得たインラインホログラムパターンからその粒子の奥行き位置を求めるニューラールネットを構築した。インラインホログラフィ光学系を構成し、ホログラムパターンをCCDカメラで直接パーソナルコンピュータに取り込んで性能を検討した。測定範囲60mmに対して平均誤差約2mmであることを示した。また、ホログラムパターンが干渉し合う隣接2粒子の場合について測定精度を検討したところ、ホログラムパターンの平均化に中央値処理を用いることで隣接粒子の影響を排除できることを示した。さらに、この方法では測定体積の大きさに制限があることが明らかになった。2.後者では、計算機内で模擬距離画像を作成し、これに2次元フーリエ変換法を適用して性能試験を行った。時間的に連続した2枚の距離画像とそれに対応する1枚の2値画像を用いて、各フーリエ成分から可視化パターンの奥行き移動距離が理論的に求められることを示した。その性能を速度変動モデルに対して検討した結果、各フーリエ成分から得られる結果を単純算術平均する手法が最も精度が良く、トレーサ粒子の奥行き方向変動移動量が標準偏差2のとき、RMS誤差は0.74画素であった。ただし、フーリエ窓への粒子の流入流出を考慮した場合、昨年度試みたトレーサ粒子を個々に認識する必要のある手法に比べ精度の点で劣ることがわかった。

This study aims to analyze the image processing method and evaluate the performance of the image processing method in order to determine the three-dimensional velocity distribution. This year's review of the methods of visualization of 3D particles, 2D distance images, and 3D velocity measurements was conducted. 1. The former is the first time that the particles are irradiated with light, and the latter is the first time that the particles are irradiated with light. The composition of the optical system, the CCD system, and the performance of the optical system are discussed. The measurement range is 60 mm. The average error is about 2 mm. In the case of adjacent 2 particles, the measurement accuracy is discussed, and the averaging of adjacent particles is used to eliminate the influence of adjacent particles. The method of measuring the volume is limited. 2. The latter is applicable to the creation of distance portraits in computers and to performance tests. The distance between the two images of time and space is different. The distance between the two images of time and space is different. The distance between the two images of time and space is different. The distance between the two images is different. The results of the calculation of the velocity variation of the particles, the results of the calculation of the components of the particles, and the results of the calculation of the pure arithmetic average method are excellent in accuracy, and the standard deviation of the particle in the direction of motion is 2 and RMS error is 0.74 pixels. The inflow and outflow of particles are considered in the past year. The necessary methods are compared with the accuracy of the particles.