2018 Fiscal Year Annual Research Report
Development of three-dimensional particle image velocimetry using a holography suppressing a twin-image and a reconstructed particle elongation
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16K06080
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| Research Institution | Kyoto Institute of Technology |
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Principal Investigator |
田中 洋介 京都工芸繊維大学, 機械工学系, 助教 (80509521)
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| Project Period (FY) |
2016-04-01 – 2019-03-31
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| Keywords | 位相回復ホログラフィ / 再生粒子像伸び / 3次元粒子画流速法 / GPU |
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| Outline of Annual Research Achievements |
昨年度までに双画像抑制の定量評価を完了し，その有効性を示すことができた．本年度は，残りの再生粒子像伸びと3次元粒子画像流速法の開発を進めた．
●再生粒子像伸び：参照光と物体光が同軸上にあるホログラフィは，光軸方向に再生粒子像伸びが示唆が不足するために生じる．このことで，3次元粒子位置検出が光軸方向で低下する問題があった．これまでの先行研究では，粒子の光軸方向位置は主に光強度値が結像位置で最小になることや，3次元光強度値のテンプレートマッチングで実施されていたが，Gaborホログラフィでは昨年度までに解決した双画像問題により，結像位置での検出は困難であった．従来手法でも本手法を使えば改善が期待できるが，それでも光軸方向での解像度不足になる．そこで，粒子結像位置で位相が反転することを利用して，問題解決に当たった．結像位置付近で小さな値をとる光強度値も援用することで，従来よりも倍以上の精度で光軸方向位置を検出することが可能となった．
●3次元粒子画流速法の開発：ホログラフィの3次元粒子画像流速法の開発について，最終年度では固体微粒子散布と微粒液滴噴霧の観察を行った．従来ではせいぜい百個程度の検出数であったが，双画像問題を解消したため本手法を用いれば千個程度と10倍以上の検出が可能となった．しかし，昨年度の並列処理を適用しても高速度撮影で得られる大量のホログラム画像から3次元再生体積を再生する事は，非常に計算時間を要することになった．そこで，GPU（Graphics Processing Unit - 画像処理用演算プロセッサ）を導入することで，計算処理を100倍高速にすることで解決できた．
以上の結果を6件（4件は国際会議）の口頭発表と2報の論文発表（1件は国際雑誌）で公開した
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