単眼三次元流体計測器における画像処理の自動化と性能評価

1999 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 11750382
• Research Institution: Sasebo National College of Technology
• Principal Investigator: 川末 紀功仁 佐世保工業高等専門学校, 助教授 (20214645)
• Keywords: 流体 / 画像 / 三次元 / 粒子 / 速度 / 計測 / TVカメラ

Research Abstract

流れ場の中にトレーサ粒子を混入し,そのトレーサ粒子の運動を1台のTVカメラで撮影し,コンピュータで解析することで,流速分布を間接的に計測する装置を試作した.一般的に利用されている両眼視(ステレオ法)による方法と比較して,カメラ間の対応処理などの問題が無く,簡単に三次元流速を計測できる利点がある.撮影される粒子は,画像上で円形の軌跡を描き,その軌跡の径より,カメラから粒子までの奥行きを計測することができる.実際の流れ場に混入した粒子運動の計測では,粒子運動の三次元的な運動を良好に可視化できることを確認した.
マルチスポット光を用いたシステムを構築し,性能評価を行った.ドットマトリックス状の多数のレーザースポット光を用いて水中のトレーサ粒子の動きを模擬し,それを計測する実験を行った.
(1)計測性能の評価
既知の位置においた平板にレーザスポットを照射し,本装置で計測された結果と比較することで位置計測性能を評価した.また,既知の速度でレーザスポット光を移動させ,計測された結果と比較し,速度情報に関する計測性能を評価した.
(2)画像処理アルゴリズムの開発および評価
本計測装置を用いると撮影されるトレーサ粒子の像は円軌跡となる.円軌跡の径はTVカメラからの距離に反比例するので,円軌跡を解析することで,カメラからトレーサ粒子までの距離を計測することができる.重なった円軌跡からも自動的に円軌跡を切り出すプログラムを開発した.また,レーザ光による仮想の粒子を解析し十分な画像処理性能を確認した.