| 研究概要 |
三次元粒子画像計測法(3D-PTV)は,流体中のトレーサ粒子の挙動を三次元的に計測する手法で,実用化のために様々な手法が提案されている.しかしながら,一般的な3D-PTVでは,ステレオ法の原理に基づくため,異なる角度に設置した複数台のTVカメラ間でトレーサ粒子の対応をとる必要がある.画像内に多数のトレーサ粒子が存在する場合,対応が困難になる場合がある.また,計測精度を上げるには視差を大きくする必要があり,さらに対応が取りにくくなる.
そこで,研究代表者らは屈折レンズを高速に回転させ,撮影される映像にTVカメラの受像面に平行な円運動を加えることで三次元計測を行う円形シフト法を開発した.また,本研究では,円形シフト法とステレオ視を組み合わせることで,それぞれの欠点を補う手法を開発した.円形シフト法を用いた単体の計測器でも,トレーサ粒子の位置を三次元的に計測することが可能であるが,同一の粒子が異なる位置に設置した計測器からも撮影されている場合には,ステレオ視の方法を組み合わせることで,さらに計測精度を向上することが可能になった.開発した方法により比較的大きな視差が存在する場合でもTVカメラ間の粒子対応を取ることができる.計測範囲が広い対象に対しては,本計測器を複数台並べて設置することにより,計測することが考えられる.計測器の複数使用による計測範囲の拡大のみならず,精度が要求される領域に対してはそれぞれの計測器の撮影領域を重複させることで計測精度の向上が見込まれる.提案した手法により,単眼で計測を行う場合と比較して,誤差を30%程度に削減できることを確認した.
また,本研究において画像処理によって得られる計測データとワールド座標系の関係式をマトリックス表記し,マルチスポットレーザを用いて効率的に2台の計測器のキャリブレーションを行う手法を確立した.
|
