遺伝的アルゴリズムによる3次元粒子画像流速計測法

利用遗传算法的3D粒子图像速度测量方法

• 批准号: 07750522
• 负责人: 大山 龍一郎
• 金额: $ 0.51万
• 依托单位: Tokai University
• 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
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-07750522/
• 关键词: 画像処理; 粒子追跡法; 遺伝的アルゴリズム; 速度計測; コンピュータ応用計測; 画像処理; 粒子追跡法; 遺伝的アルゴリズム; 速度計測; コンピュータ応用計測

本研究は,粒子追跡(Particle-Tracking Velocimetry: PTV)技術の発展と3次元流速計測の実用化を図るために,遺伝的アルゴリズムをPTVの画像解析原理に初めて導入し,流れ場の流速計測を高速度な画像処理で実現できる新しい画像解析手法について研究開発を行ったものである。研究の実施計画に従って成果を以下に整理する。1.システムの構成 本研究においては,流速計測の対象となるトレーサ粒子の分布を画像データとして記録するために,複数のカメラを用いた画像処理システムを構成するとともに基本的なソフトウェアの開発を完了した。2.3次元粒子分布画像の再構成の開発 本研究においては,複数のカメラにより得られた粒子分布の2次元投影画像に対して,遺伝的アルゴリズムを用いて3次元の粒子分布画像を求める新しい再構成手法を提案し,その画像処理原理を明らかにした。また,パーソナルコンピュータ上で動作するソフトウェアを開発した。3.3次元PTVの開発 本研究においては,時間的に連続な2時刻の3次元粒子分布画像を対象にして,再度遺伝的アルゴリズムにより3次元PTVを実現する新しいアルゴリズムを開発した。さらに,本手法は画像処理の原理上,工学分野で重要な乱流場においても3次元の流速ベクトル分布が測定可能であることの知見を得た。4.コンピュータシミュレーションによる検討 本研究では開発した画像計測法の動作を確認するために,3次元空間に100個のトレーサ粒子をコンピュータ上に仮想して分布させ,その粒子分布を対象に3次元PTVを実施した。その結果,本手法は3次元PTVとして精度上十分な性能を有することが明らかになった。今後の展開としては,石油タンクの災害などの原因となる帯電液体を対象にして,帯電液体の電気流体学的現象の新しいデータと多くの知見を得るために,本手法の応用研究を開始したいと考えている。

这项研究是第一次将遗传算法引入PTV的图像分析原理中，以开发粒子跟踪速度计（PTV）技术以及3D流速速度测量的实际应用，以及新的图像分析方法的研究和开发，该方法允许使用高速图像处理流动场进行流动速度测量。结果将根据研究实施计划组织。 1。在这项研究中，我们使用多个摄像机构建了一个图像处理系统，并完成了基本软件的开发，以记录受流速测量作为图像数据的示踪剂颗粒的分布。 2。在这项研究中，提出了一种新的重建方法的3D粒子分布图像的重建，以获得3D粒子分布图像，以使用遗传算法获得由多个摄像机获得的二维投影图像，并阐明了图像处理原理。我们还开发了在个人计算机上运行的软件。 3。在这项研究中开发了3D PTV，我们开发了一种新算法，该算法使用遗传算法实现3D PTV，在连续时间内两次靶向3D颗粒分布的图像。此外，这种方法已经获得了知识，即，即使在工程领域很重要的湍流场中，也可以测量三维流速向量的分布。 4。在这项研究中使用计算机模拟的检查，以确认开发的图像测量方法的运行，在三维空间中，实际上将100个示踪剂颗粒分布在计算机上，并在粒子分布上进行了3D PTV。结果，可以揭示该方法在3D PTV的准确性方面具有足够的性能。至于未来的发展，我们想开始对这种方法进行应用研究，以获取有关带电液体的电水动力现象的新数据，这些现象正在引起油箱中的灾难。