JP2857239B2 - Method and apparatus for measuring flow velocity distribution - Google Patents

Method and apparatus for measuring flow velocity distribution

Info

Publication number
JP2857239B2
JP2857239B2 JP22556890A JP22556890A JP2857239B2 JP 2857239 B2 JP2857239 B2 JP 2857239B2 JP 22556890 A JP22556890 A JP 22556890A JP 22556890 A JP22556890 A JP 22556890A JP 2857239 B2 JP2857239 B2 JP 2857239B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
image
field
flow
flow velocity
image data
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Lifetime
Application number
JP22556890A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JPH04106474A (en
Inventor
仁久 江藤
武司 宮本
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Bosch Corp
Original Assignee
Diesel Kiki Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Diesel Kiki Co Ltd filed Critical Diesel Kiki Co Ltd
Priority to JP22556890A priority Critical patent/JP2857239B2/en
Priority to US07/748,886 priority patent/US5177607A/en
Publication of JPH04106474A publication Critical patent/JPH04106474A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP2857239B2 publication Critical patent/JP2857239B2/en
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Lifetime legal-status Critical Current

Links

Landscapes

  • Indicating Or Recording The Presence, Absence, Or Direction Of Movement (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 (産業上の利用分野) 本発明は、トレーサ注入法で可視化された流れ場のテ
レビジョン画像を画像処理することにより、流れ場の2
次元の流速分布を計測するようにした方法及び装置に関
する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION (Industrial Application Field) The present invention provides a method for processing a flow field by visualizing a television image of the flow field visualized by a tracer injection method.
The present invention relates to a method and an apparatus for measuring a three-dimensional flow velocity distribution.

(従来の技術) 例えば通路内の流体の流れ等により作られる流れ場の
流速分布を知るため、流体中にトレーサを注入して流れ
場の可視化を行なう方法が公知である。このようにして
可視化された流れ場における流速情報を定量的に分布の
データとして得るため、この可視化された流れ場の状態
をテレビジョンカメラを用いて映像信号を変換し、これ
により得られた画像データに対して、フレーム画像中の
各フィールド画像より2枚のフレーム画像を作成し、そ
れぞれの画像内にある同一トレーサで形成された流跡像
をその細線化処理で得られた細線の傾き角と長さの情報
から推定し、同一トレーサで形成された流跡像の2枚の
フレーム画像間での移動量から流速の分布を計測する方
法が提案されている(流れの可視化、Vol.9、No.34、第
379頁〜第382頁)。この方法は、1フレームのテレビジ
ョン画像のみを扱うので、2フレーム以上のテレビジョ
ン画像を扱う方法よりも適用範囲が広いという特徴を有
している。
(Prior Art) For example, a method of visualizing a flow field by injecting a tracer into a fluid in order to know a flow velocity distribution of a flow field created by a flow of a fluid in a passage or the like is known. In order to quantitatively obtain the flow velocity information in the flow field visualized in this way as distribution data, the visualized flow field state is converted into a video signal using a television camera, and the image obtained thereby is obtained. For the data, two frame images are created from each field image in the frame image, and the trajectory image formed by the same tracer in each image is the inclination angle of the thin line obtained by the thinning process. A method has been proposed to measure the distribution of flow velocity from the amount of movement between two frame images of the flow trace image formed by the same tracer, estimated from the information of the flow and the length (Flow Visualization, Vol. 9 , No.34, No.
379 to 382). Since this method deals with only one frame of television image, it has a feature that the applicable range is wider than that of a method which deals with two or more frames of television image.

(発明が解決しようとする課題) しかし、上記従来方法では、流跡像の細線化処理結果
からその傾き角と長さを求め、この結果を用いて流跡像
を推定するという追跡処理を行なうものであるから、画
像に雑音が重畳されていると、上記追跡処理結果は雑音
の影響を大きく受け、流速の計測結果に大きな誤差を生
じさせるという問題点を有している。この誤差を小さく
するには、流れを可視化するにあたり、良好な照明状態
が必要用件となるほか、トレーサ粒子の粒子径もある一
定範囲に選別して用いなければならない。これは、粒子
径が異なる粒子の流跡像の細線化処理後の細線の長さ
は、流跡像の長さが等しくても異なる結果となるとの理
由による。したがって、上述した従来技術を実用化する
には、これらの点を克服しなければならないという問題
点を有している。
(Problems to be Solved by the Invention) However, in the above-mentioned conventional method, a tracking process is performed in which the inclination angle and the length are obtained from the result of the thinning processing of the trail image, and the trail image is estimated using the result. Therefore, if noise is superimposed on the image, the tracking processing result is greatly affected by the noise, and there is a problem that a large error occurs in the measurement result of the flow velocity. In order to reduce this error, in order to visualize the flow, a good illumination condition is required, and the particle size of the tracer particles must be selected and used within a certain range. This is because the lengths of the fine lines of the trace images of particles having different particle diameters after the thinning process are different even if the lengths of the trace images are equal. Therefore, there is a problem that these points must be overcome in order to put the above-mentioned conventional technology into practical use.

また、流跡像の傾き角及び長さを算出する方法には、
ハフ変換等を用いて行なう方法もあるが、処理時間が長
くなり実用的でなく、またやはり画像のノイズの影響が
でるものと考えられるので、測定結果の信頼性の面で問
題を生じる虞がある。
Also, the method of calculating the inclination angle and length of the trail image includes:
Although there is a method using Hough transform or the like, it is not practical because the processing time is long, and it is considered that the influence of image noise is likely to occur. Therefore, a problem may occur in terms of reliability of the measurement result. is there.

本発明の目的は、したがって、雑音の影響を軽減し、
より正確に流速分布状態を測定することができる、流速
分布の計測方法及び装置を影響することにある。
The object of the invention is therefore to reduce the effects of noise,
It is an object of the present invention to influence a method and an apparatus for measuring a flow velocity distribution, which can measure a flow velocity distribution state more accurately.

(課題を解決するための手段) 上記課題を解決するための本発明の方法の特徴は、ト
レーサを注入することによって所望の流れ場の可視化を
行ない、該流れ場の流跡画像情報に基づいて該流れ場の
2次元の流速分布を計測する方法において、可視化され
た流れ場をシャッタなしのインターレース走査撮像管方
式のテレビジョンカメラを用いて撮影しテレビジョン画
像信号を得る第1のステップと、上記テレビジョン画像
信号の1フレームを構成する各フィールド画像データの
論理積演算により各フィールド画像データ間での流跡像
の対応関係を決定する第2のステップと、該第2のステ
ップで得られた一対の流跡像データの各々について流速
ベクトルを計算する第3のステップとを備えた点にあ
る。
(Means for Solving the Problems) A feature of the method of the present invention for solving the above problems is that visualization of a desired flow field is performed by injecting a tracer, and the flow field image information of the flow field is used. A method of measuring a two-dimensional flow velocity distribution of the flow field, wherein a first step of capturing the visualized flow field using a television camera of an interlaced scanning image pickup tube type without a shutter to obtain a television image signal; A second step of determining the correspondence of the trail images between the respective field image data by a logical AND operation of the respective field image data constituting one frame of the television image signal, and the second step of obtaining the second step; And a third step of calculating a flow velocity vector for each of the pair of trace image data.

本発明の他の特徴は、トレーサを注入することによっ
て可視化された流れ場のテレビジョン画像信号に基づい
て該流れ場の2次元の流速分布を計測するようにした流
速分布の計測装置において、可視化された所望の流れ場
を撮影するためのシャッタなしのインターレース走査撮
像管方式のテレビジョンカメラと、該テレビジョンカメ
ラからの出力信号に応答し1フレームを構成する一対の
フィールド画像データを得る手段と、上記一対のフィー
ルド画像データ間で論理積演算を行ない上記両画像デー
タにより夫々示される流跡像間の対応関係を示すデータ
を出力する論理演算手段と、該論理演算手段の演算結果
に従う対応する一対の流跡像の各重心位置を計算し且つ
計算された重心位置の移動ベクトルを計算するための計
算手段とを備えた点にある。
Another feature of the present invention is a flow velocity distribution measuring apparatus that measures a two-dimensional flow velocity distribution of a flow field based on a television image signal of the flow field visualized by injecting a tracer. And a means for obtaining a pair of field image data constituting one frame in response to an output signal from the television camera without a shutter for capturing a desired flow field. A logical operation means for performing a logical product operation between the pair of field image data and outputting data indicating a correspondence relationship between the trail images respectively indicated by the two image data, and a corresponding function according to the operation result of the logical operation means Calculating means for calculating each barycentric position of a pair of trajectory images and calculating a movement vector of the calculated barycentric position A.

(作用) ノンシャッタのインターレース走査撮像管方式のテレ
ビジョンカメラで可視化された流れ場を撮影すると、1
フレームを構成する一対のフィールド画像データが得ら
れる。一方のフィールド画像データは例えば第1フィー
ルド信号に基づいて得、他方のフィールド画像データは
例えば第2フィールド信号に基づいて得ることができ
る。このテレビジョンカメラで1フレーム分の走査を行
なうことにより、得られる第1フィールド信号と第2フ
ィールド信号とは走査期間が一部重複するようにして時
間的なずれを生じており、したがって、一方のフィール
ド画像データにより示される各流跡像と他方のフィール
ド画像データにより示される各流跡像とは、上記時間的
なずれに応じたトレーサ粒子の移動長さの分だけその流
れ方向にずれた2つの像として得られる。
(Operation) When a flow field visualized by a television camera of a non-shutter interlaced scanning image pickup tube type is photographed, 1
A pair of field image data constituting a frame is obtained. One field image data can be obtained, for example, based on a first field signal, and the other field image data can be obtained, for example, based on a second field signal. By performing one frame of scanning with this television camera, the obtained first field signal and second field signal have a time lag with their scanning periods partially overlapping, and therefore, Each of the trace images indicated by the field image data and the respective trace images indicated by the other field image data are displaced in the flow direction by the movement length of the tracer particles corresponding to the time lag. Obtained as two images.

このように、ノンシャッタのインターレース撮像管方
式のテレビジョンカメラにおける走査により得られた一
対のフィールド画像における同一のトレーサ粒子の移動
軌跡を示す各流跡像は、1フレームの画像として構成す
ると重なり部分を有することになる。よって、流跡像間
の重なりを見つけることにより、異なるフィールド画像
データ間において、同一のトレーサ粒子による流跡像の
対応づけを行なうことができる。この対応づけは、2つ
のフィールド画像データの論理積演算の結果により行な
われ、対応する一対の流跡像の各重心位置を計算し、そ
の重心位置の移動ベクトルからその点の流れ方向及び流
速等を測定することができる。以上の測定を流れ場の且
つ適宜の箇所でに行なうことにより、その流れ場の流速
の分布を計測することができる。
As described above, when each stream image showing the movement trajectory of the same tracer particle in a pair of field images obtained by scanning with the non-shutter interlaced image pickup television camera is overlapped when configured as an image of one frame. Will have. Therefore, by finding the overlap between the trace images, it is possible to associate the trace images with the same tracer particles between different field image data. This association is performed based on the result of the logical product operation of the two field image data, and the respective barycentric positions of the corresponding pair of trajectory images are calculated. Can be measured. By performing the above measurement at an appropriate place in the flow field, the distribution of the flow velocity in the flow field can be measured.

(実施例) 以下、図面を参照しながら本発明の一実施例につき詳
細に説明する。
Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.

第1図には、透明ガラスから成る水槽1内の流体2に
ナイロン12の粒子等の適宜のトレーサ粒子3を注入する
ことによって可視化されている流体2の流れ場の様子を
本発明の方法により計測するための流速分布計測システ
ム10の構成が示されている。流速分布計測システム10
は、この可視化された流れ場の様子を示す流跡画像をテ
レビジョン映像信号に変換するため、テレビジョンカメ
ラ11を備えており、テレビジョンカメラ11からの映像出
力信号VSは、計測装置12内の信号処理装置13及びコンピ
ュータ14を用いてデータ処理され、これにより、水槽1
内の流体2の2次元の流速分布データが得られる。
FIG. 1 shows the flow field of the fluid 2 visualized by injecting appropriate tracer particles 3 such as nylon 12 particles into the fluid 2 in a water tank 1 made of transparent glass by the method of the present invention. 1 shows a configuration of a flow velocity distribution measurement system 10 for measurement. Flow velocity distribution measurement system 10
Is provided with a television camera 11 for converting the visualized image of the flow field into a television video signal, and a video output signal VS from the television camera 11 Data processing using the signal processing device 13 and the computer 14 of the
Two-dimensional flow velocity distribution data of the fluid 2 in the inside is obtained.

テレビジョンカメラ11は、シャッタなしの2:1インタ
ーレース走査方式の映像管式テレビジョンカメラであ
り、テレビジョンカメラ11で捉えた視野の画像を、対応
する映像信号として出力する。したがって、これにより
得られる1フレームの画像は、1組のフィールド画像を
組み合わせることにより得られるものである。これらの
各フィールド画像により示される流跡画像の関係は次の
ようになる。
The television camera 11 is a video tube television camera of a 2: 1 interlace scanning system without a shutter, and outputs an image of a field of view captured by the television camera 11 as a corresponding video signal. Therefore, an image of one frame obtained by this is obtained by combining a set of field images. The relationship between the trail images indicated by these field images is as follows.

すなわち、テレビジョンカメラ11が捉えた視野をイン
ターレース方式で走査すると、先ず奇数番目の走査線に
従う走査により該視野の走査が行われ奇数フィールド信
号が得られる。この場合、シャッタなしのため、各トレ
ーサが移動している間に上述の走査が行われる。次い
で、偶数番目の走査線を従う走査により同一視野の走査
が行われ、偶数フィールド信号が得られる。
That is, when the field of view captured by the television camera 11 is scanned in an interlaced manner, first, the field of view is scanned by scanning along the odd-numbered scanning lines, and an odd field signal is obtained. In this case, since there is no shutter, the above-described scanning is performed while each tracer is moving. Next, the same field of view is scanned by scanning along the even-numbered scanning lines, and an even-numbered field signal is obtained.

この飛び越し走査は、第6図(a)に召されるよう
に、1/60秒毎に出力されている垂直同期パルスに同期し
て、奇数フィールドの走査が1/30秒の時間長さのタイム
スロットT1において実行されるとすると、これに対応す
る偶数フィールド走査は、同じく1/30秒の時間長さのタ
イムスロットT2において実行される。したがって、この
場合、タイムスロットT1とT2とは、1/60秒間だけ重複し
ている。
As shown in FIG. 6 (a), the interlaced scanning is performed in synchronization with the vertical synchronizing pulse output every 1/60 second, and the scanning of the odd field is performed for a time length of 1/30 second. When executed in the slot T 1, the even field scanning corresponding thereto is performed in the time length of the time slot T 2 of the same 1/30 second. Therefore, in this case, the time slot T 1 and T 2, are overlapped by 1/60 second.

このようにしてタイムスロットT1において得られた奇
数のフィールド信号は第6図(b)に示される映像信号
VSのタイムスロットAにあてはめられ、一方、タイムス
ロットT2において得られた偶数フィールド信号は第6図
(b)に示される映像信号VSのタイムスロットBにあて
はめられ、このようにしてテレビジョン映像信号が作ら
れる。
Odd field signal obtained in the time slot T 1 in this manner is a video signal shown in Figure No. 6 (b)
Fitted to VS time slot A, whereas the even field signal obtained in the time slot T 2 are fitted to the time slot B of the video signal VS shown in Figure No. 6 (b), television picture in this way A signal is created.

第1図に戻ると、映像信号VSは信号処理装置13に入力
され、ここで、奇数フィールド映像信号VS1と偶数フィ
ールド映像信号VS2とに分離され、各信号VS1,VS2はコン
ピュータ14に入力され、ここで所定の処理プログラムに
従って、流速分布計測のための画像データ処理が行われ
る。
Returning to FIG. 1, the video signal VS is input to the signal processing device 13, where it is separated into an odd field video signal VS 1 and an even field video signal VS 2, the signal VS 1, VS 2 computer 14 , Where image data processing for flow velocity distribution measurement is performed according to a predetermined processing program.

第2図には、コンピュータ14において実行される画像
データ処理の内容を示す機能図が示されている。この機
能図に基づいてコンピュータ14において実行される画像
データ処理について説明する。奇数フィールド映像信号
VS1及び偶数フィールド映像信号VS2は、第1演算手段14
a及び第2演算手段14bに夫々与えられ、各信号VS1,VS2
に従う1フレーム分の流跡画像データD1,D2が夫々得ら
れる。
FIG. 2 is a functional diagram showing the contents of the image data processing executed in the computer 14. The image data processing executed in the computer 14 will be described based on this functional diagram. Odd field video signal
VS 1 and the even field video signal VS 2
respectively given to a and the second calculation means 14b, each signal VS 1, VS 2
, The flow image data D 1 and D 2 for one frame are obtained.

流跡画像データD1は、例えば第7図(a)に示される
如く、1つおきの走査線、、、、…の画像情報
を有する奇数フィールド映像信号VS1に基づき、走査線
、、、…の内容として走査線、、、、…
の内容を用いて補間し、第7図(b)に示される1フレ
ームの画像情報を示すデータとして作成される。
Nagareato image data D 1, for example as shown in FIG. 7 (a), based on the odd field video signal VS 1 with every other scan line ,,,, ... image information, the scanning line ,,, Scan lines as the contents of ...
Is interpolated using the content of the image data, and is created as data indicating image information of one frame shown in FIG. 7 (b).

一方、流跡画像データD2は、偶数フィールド映像信号
VS2に含まれる走査線、、、…の画像情報に基づ
き、第7図(b)に示される補間と同様の補間により1
フレーム分の画像情報を示すデータとして作成される。
On the other hand, the trail image data D 2 is an even-field video signal.
Based on the image information of the scanning lines included in VS 2 ,..., 1 is obtained by interpolation similar to the interpolation shown in FIG.
It is created as data indicating image information for a frame.

したがって、この場合に得られる流跡画像は第4図
(a)に示されるように、奇数フィールドの画像情報に
基づくデータD1に従う流跡画像xと偶数フィールド画像
情報に基づくデータD2に従う流跡画像yとは流体2の流
れ方向に沿ってずれることとなり、これらの一部のみが
重複している。
Therefore, in this case resulting stream marker image, as shown in 4 (a), flow according to data D 2 based on the odd field flow marker image x and an even field image data according to the data D 1 based on the image information The trace image y is displaced along the flow direction of the fluid 2, and only a part of these overlaps.

このようにして得られた1組の流跡画像データD1,D2
は論理積演算手段14cに与えられ、ここで、一方の流跡
画像データD1に従う各流跡像と他方の流跡画像データD2
に従う各流跡像との間で論理積演算が実行される。そし
て、論理積演算結果に従う論理積像が存在する流跡像の
組合せを示す組合せデータが流速ベクトル計算手段14d
に与えられる。
A set of track image data D 1 , D 2 thus obtained
The logical product computing means given 14c, wherein each flow mark image and the other Nagareato image data D 2 according to one Nagareato image data D 1
AND operation is performed with each of the trail images according to. Then, the combination data indicating the combination of the trajectory images having the logical product image according to the logical product operation result is obtained by the flow velocity vector calculating means 14d.
Given to.

流速ベクトル計算手段14dには、さらに、流跡画像デ
ータD1,D2が与えられており、これらに基づき各流跡像
の重心位置が計算される。さらに、流跡像の組合せを示
す組合せデータに基づく各流跡像対における重心位置の
移動ベクトルがその点における流速ベクトルとして計算
される。計算された流速ベクトルを示す流速ベクトルデ
ータにより、テレビジョンカメラ11が捉えた視野におけ
る流体2の2次元の流速分布の計測が行われる。
The velocity vector calculation unit 14d, further Nagareato image data D 1, and D 2 is given, the center of gravity of the flow trace image based on these is calculated. Further, a movement vector of the position of the center of gravity in each flow image pair based on the combination data indicating the combination of the flow images is calculated as a flow velocity vector at that point. Based on the flow velocity vector data indicating the calculated flow velocity vector, the two-dimensional flow velocity distribution of the fluid 2 in the visual field captured by the television camera 11 is measured.

次に、第3図に示される、コンピュータ14内のメモリ
15にストアされている画像処理プログラムのフローチャ
ートに基づき、その画像処理操作をより詳細に説明す
る。
Next, the memory in the computer 14 shown in FIG.
The image processing operation will be described in more detail based on the flowchart of the image processing program stored in the storage unit 15.

画像処理プログラム20の実行が開始されると、先ず、
ステップ21において奇数フィールド映像信号VS1と偶数
フィールド映像信号VS2とがコンピュータ14内に取り込
まれ、ステップ22においてこれらの信号に従う流跡画像
を示す流跡画像データD1,D2が夫々作成される。
When the execution of the image processing program 20 is started, first,
In step 21 and the odd field video signal VS 1 and an even field video signal VS 2 is taken into the computer 14, Nagareato image data D 1, D 2 showing the Nagareato image follow these signals are created respectively in step 22 You.

流跡画像データD1は第4図(b)に示す奇数フィール
ド画像に対応し、一方、流跡画像データD2は第4図
(c)に示す偶数フィールド画像に対応している。以下
の説明においては、流跡画像データD1により示される画
像を1時刻目の流跡画像と称し、流跡画像データD2によ
り示される画像を2時刻目の流跡画像と称する。
Nagareato image data D 1 corresponds to the odd-numbered field image shown in FIG. 4 (b), whereas, Nagareato image data D 2 corresponds to the even-numbered field image shown in FIG. 4 (c). In the following description, referred to as 1 time th Nagareato image an image represented by Nagareato image data D 1, referred to as an image two times th Nagareato image represented by Nagareato image data D 2.

第4図(d)及び第4図(e)には、1時刻目及び2
時刻目の流跡画像を夫々詳細に示されている。
FIGS. 4D and 4E show the first time and the second time.
Each of the trail images at the time is shown in detail.

次にステップ23に進み、ここで、各流跡画像データ
D1,D2により示される画像の2値化のためのデータ処理
が行われる。この2値化のためのデータ処理は、適宜に
設定されたしきい値を用いることにより各データD1,D2
を2値画像に変換することにより行われ、この結果2値
化流跡パターンを示す2値化データDa,Dbが得られる。
Next, the process proceeds to step 23, where each stream image data
Data processing for binarizing the image represented by D 1 and D 2 is performed. In the data processing for the binarization, each data D 1 , D 2
Is converted into a binary image, and as a result, binarized data Da and Db indicating a binarized trajectory pattern are obtained.

次のステップ24では、これらの2値データDa,Dbに基
づいて、不要な情報の除去、すなわちノイズ除去処理が
実行される。この処理は、 各流跡像のうち、画像の枠に連接する流跡像のデータ
を全く除去する処理。
In the next step 24, unnecessary information is removed, that is, noise removal processing is performed based on the binary data Da and Db. This process removes the data of the trail image connected to the frame of the image at all from each trail image.

膨張、収縮による流跡像外周のノイズ除去処理。Noise removal processing of the trail image periphery due to expansion and contraction.

予め設定された画素数以下の流跡像を雑音とみなして
除去する処理。
A process of removing a stream image having a number of pixels equal to or less than a predetermined number as noise.

を含むものである。しかし、これらに加えて、又はこれ
らのいくつかに代えて、適宜の他のノイズ除去処理を行
ってもよいことは勿論である。
Is included. However, it goes without saying that other appropriate noise removal processing may be performed in addition to or in place of some of them.

次に、ステップ25において、ステップ24のノイズ除去
処理の結果残された、1時刻目及び2時刻目の各流跡像
の各々にラベリング1a,1b,1c,…、2a,2b,2c…を行い
(第4図(d),(e)参照)、ラベリングされた全て
の流跡像について、重心の計算及び面積の計算を行う。
Next, in step 25, labeling 1a, 1b, 1c,..., 2a, 2b, 2c,... Is applied to each of the trail images at the first time and the second time left as a result of the noise removal processing in step 24. (See FIGS. 4 (d) and 4 (e)), calculation of the center of gravity and calculation of the area are performed for all the labeled flow trajectory images.

しかるのち、ステップ26に進み、ここで、1時刻目の
流跡画像の各流跡像と2時刻目の流跡画像の各流跡像と
の間で論理積が計算される。次いで、ステップ27では、
論理積演算の結果、値をもった、1時刻目における流跡
像のラベルと2時刻目における流跡像のラベルとの組合
せを示す組合せデータを得る。例えば、ラベル1aの流跡
像とラベル2aの流跡像とが対応関係にあり、第5図に示
す位置関係にあると、これらの流跡像の論理積の結果
は、第5図中ハッチングを施した重畳部分の面積を表
し、この面積が零より大きい場合、両流跡像が同一のト
レーサ粒子によって形成された流跡像であるとされる。
したがって、この場合には、ラベル1aと2aとで示される
1組の流跡像を示す組合せデータが得られることにな
る。この演算が全ての組合せについて行なわれ、流跡像
の組合せが決定される。
Thereafter, the process proceeds to step 26, where the logical product is calculated between each of the trail images at the first time and each of the trail images at the second time. Next, in step 27,
As a result of the logical product operation, combination data having a value and indicating a combination of the label of the trail image at the first time and the label of the trail image at the second time is obtained. For example, when the trace image of the label 1a and the trace image of the label 2a are in a correspondence relationship and in the positional relationship shown in FIG. 5, the result of the logical product of these trace images is indicated by hatching in FIG. Represents the area of the overlapped portion, and if this area is greater than zero, it is assumed that both trace images are trace images formed by the same tracer particle.
Therefore, in this case, combination data indicating one set of trail images indicated by the labels 1a and 2a is obtained. This calculation is performed for all the combinations, and the combinations of the trail images are determined.

ステップ28では、上述の如くして得られた流跡像の各
組合せが夫々正当か否かを判別するため、以下の条件を
満足しているか否かのチェックが行われる。
In step 28, in order to determine whether each combination of the trail images obtained as described above is valid or not, it is checked whether or not the following conditions are satisfied.

(a) 流跡像の夫々は、他方の時刻の流跡像のうちの
唯1つとだけ組み合わされるいること。
(A) Each of the trail images is combined with only one of the trail images at the other time.

(b) 1組の流跡像の各面積の差が20%以内であるこ
と。
(B) The difference between the areas of one set of trail images must be within 20%.

(c) 1組の流跡像の各重心を結ぶ直線がこれらによ
り得られる論理積像を通過していること。
(C) A straight line connecting the centers of gravity of a set of trace images passes through a logical product image obtained by these.

これら(a)〜(c)の各条件を満足する組合せデータ
のみが正しい組合せデータとして取り込まれ、条件
(a)〜(c)のいずれか1つでも満足していない組合
せデータは除去される。
Only combination data that satisfies each of the conditions (a) to (c) is taken as correct combination data, and combination data that does not satisfy any one of the conditions (a) to (c) is removed.

ステップ29では、正当性の認められた組合せデータに
より示される1対の流跡像のうち、例えば第5図に示さ
れるように、1時刻目の流跡像の重心位置W1から2時刻
目の流跡像の重心位置W2に向うベクトルVCが計算され、
このベクトルVCが流体2のこの点における流速ベクトル
トとされる。このようにして全ての組合せデータにより
示される流跡像対に対して上述の如くして流速ベクトル
が計算される。
In step 29, among the pair Nagareato image indicated by the combination data recognized the legitimacy, for example, as shown in FIG. 5, 2 times counted from the gravity center position W 1 of Nagareato image of 1 time th vector VC toward the gravity center position W 2 of the Nagareato image is calculated,
This vector VC is used as the flow velocity vector at this point of the fluid 2. In this way, the flow velocity vector is calculated as described above for the flow image pairs indicated by all the combination data.

この結果、画像内における各位置の流速ベクトルが明
らかとなり、ステップ30で、各流速ベクトルに基づき、
流速分布の計測が行われ、その結果を示すデータが適宜
の形態で出力される。このデータは、例えば表示管上に
映像として示してもよいし、そのデータをプリントアウ
トしてもよい。
As a result, the flow velocity vector at each position in the image becomes apparent, and in step 30, based on each flow velocity vector,
The flow velocity distribution is measured, and data indicating the result is output in an appropriate form. This data may be shown as an image on a display tube, for example, or the data may be printed out.

このように、第1図に示す装置では、シャッタなしの
インターレース走査撮像管方式のテレビジョンカメラを
用いて得た映像出力信号を用いたので、各トレーサ粒子
により得られる1時刻目の流跡画像の流跡像と2時刻目
の流跡画像の流跡像との間の対応関係を、これらの間の
論理積を計算することにより極めて容易に知ることがで
きるので、雑音の影響を受けにくく、簡単な処理により
極めて精度よく流速分布の計測を行うことができるもの
である。
As described above, the apparatus shown in FIG. 1 uses the video output signal obtained by using the television camera of the interlaced scanning tube type without the shutter, so that the stream image at the first time obtained by each tracer particle is used. The correspondence between the trail image of the second time and the trail image of the second time image can be found very easily by calculating the logical product between them, so that it is hardly affected by noise. In addition, the flow velocity distribution can be measured extremely accurately by a simple process.

なお、上記実施例では、可視化像を撮像するため撮像
管式のテレビジョンカメラを用いたが、上記説明から判
るように、MOS型撮像素子を用いたシャンタなしのイン
ターレース走査方式のテレビジョンカメラを用いても全
く同様の効果を得ることができるものである。
Note that, in the above embodiment, an imaging tube type television camera was used to capture a visualized image. However, as can be understood from the above description, an interlaced scanning television camera using a MOS type imaging device without a shunter was used. Even if it is used, exactly the same effect can be obtained.

(発明の効果) 本発明によれば、上述の如く、一方のフィールド画像
の各流跡像と他方のフィールド画像の各流跡像との間の
対応関係を各画像データの論理積演算によって簡単に決
定することができ、雑音等の影響を受けにくいので、複
雑なアルゴリズムを必要とせず、信頼性の極めて高い流
速分布計測を行うことができる優れた効果を奏する。
(Effects of the Invention) According to the present invention, as described above, the correspondence between each trace image of one field image and each trace image of the other field image can be easily determined by a logical product operation of each image data. , And is not easily affected by noise or the like. Therefore, an excellent effect that extremely reliable flow velocity distribution measurement can be performed without a complicated algorithm is required.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

第1図は本発明による流速分布計測システムの一実施例
の構成図、第2図は第1図の流速分布計測システムの要
部の構成を示す機能図、第3図は第1図のコンピュータ
において実行される画像処理プログラムを示すフローチ
ャート、第4図(a)乃至第4図(e)は第1図のシス
テムにおける画像処理の説明のための流跡画像を示す
図、第5図は第1図のシステムにおいて実行される流跡
像の論理積演算のための説明図、第6図(a)及び第6
図(b)はインターレース方式のテレビジョン映像信号
の構成を説明するための説明図、第7図(a)及び第7
図(b)は奇数フィールド映像信号に基づいて1フレー
ム分の流跡画像データを補間により作成する方法を説明
するための説明図である。 2……流体、3……トレーサ、 10……流速分布計測システム、 11……テレビジョンカメラ、 VS……映像出力信号、13……分離装置、 14……コンピュータ、14a……第1演算手段、 14b……第2演算手段、14c……論理積演算手段、 14d……流速ベクトル計算手段、 VS1……奇数フィールド映像信号、 VS2……偶数フィールド映像信号、 D1,D2……流跡画像データ。
FIG. 1 is a block diagram of an embodiment of a flow velocity distribution measuring system according to the present invention, FIG. 2 is a functional diagram showing a configuration of a main part of the flow velocity distribution measuring system of FIG. 1, and FIG. 3 is a computer of FIG. 4 (a) to 4 (e) are diagrams showing a stream image for explaining image processing in the system of FIG. 1, and FIG. 5 is a flowchart showing the image processing program executed in FIG. FIG. 6 (a) and FIG. 6 (a) are explanatory diagrams for a logical product operation of a trail image executed in the system of FIG.
FIG. 7B is an explanatory diagram for explaining the configuration of an interlaced television video signal, and FIGS.
FIG. 2B is an explanatory diagram for explaining a method of creating one frame of trail image data by interpolation based on an odd-numbered field video signal. 2 fluid, 3 tracer, 10 flow velocity distribution measurement system, 11 television camera, VS video output signal, 13 separation device, 14 computer, 14a first computing means .. 14b... AND operation means, 14d... Velocity vector calculation means, VS 1 ... Odd field video signal, VS 2 ... Even field video signal, D 1 , D 2. Trail image data.

フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭63−298065(JP,A) 特開 昭63−14586(JP,A) 「新版 流水の可視化ハンドブック」 P419〜P422,1986年.(株)朝倉書店 発行 (58)調査した分野(Int.Cl.6,DB名) G01P 13/00Continuation of the front page (56) References JP-A-63-298065 (JP, A) JP-A-63-14586 (JP, A) “New edition of running water visualization handbook” P419-P422, 1986. Published by Asakura Shoten Co., Ltd. (58) Field surveyed (Int. Cl. 6 , DB name) G01P 13/00

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】トレーサを注入することによって所望の流
れ場の可視化を行ない該流れ場の流跡画像情報に基づい
て該流れ場の2次元の流速分布を計測する方法におい
て、可視化された流れ場をシャッタなしのインターレー
ス走査撮像管方式のテレビジョンカメラを用いて撮影し
テレビジョン画像信号を得る第1のステップと、前記テ
レビジョン画像信号の1フレームを構成する各フィール
ド画像データの論理積演算により各フィールド画像デー
タ間での流跡像の対応関係を決定する第2のステップ
と、該第2のステップで得られた一対の流跡像データの
各々について流速ベクトルを計算する第3のステップと
を備えたことを特徴とする流速分布の計測方法。
In a method for visualizing a desired flow field by injecting a tracer and measuring a two-dimensional flow velocity distribution of the flow field based on flow image information of the flow field, a visualized flow field is provided. And a first step of obtaining a television image signal by taking an image using a television camera of an interlaced scanning image pickup tube type without a shutter, and performing a logical product operation of each field image data constituting one frame of the television image signal. A second step of determining the correspondence of the trail images between the respective field image data, and a third step of calculating a flow velocity vector for each of the pair of trail image data obtained in the second step; A method for measuring a flow velocity distribution, comprising:
【請求項2】トレーサを注入することによって可視化さ
れた流れ場のテレビジョン画像信号に基づいて該流れ場
の2次元の流速分布を計測するようにした流速分布の計
測装置において、可視化された所望の流れ場を撮影する
ためのシャッタなしのインターレース走査撮像管方式の
テレビジョンカメラと、該レテレビジョンカメラからの
出力信号に応答し1フレームを構成する一対のフィール
ド画像データを得る手段と、前記一対のフィールド画像
データ間で論理積演算を行ない前記両画像データにより
夫々示される流跡像間の対応関係を示すデータを出力す
る論理演算手段と、該論理演算手段の演算結果に従う対
応する一対の流跡像の各重心位置を計算し且つ計算され
た重心位置の移動ベクトルを計算するための計算手段と
を備えたことを特徴とする流速分布の計測装置。
2. A flow velocity distribution measuring apparatus which measures a two-dimensional flow velocity distribution of a flow field based on a television image signal of the flow field visualized by injecting a tracer. A television camera of an interlaced scanning tube type without a shutter for photographing a flow field of a camera, means for obtaining a pair of field image data constituting one frame in response to an output signal from the television camera; A logical operation unit that performs a logical product operation between a pair of field image data and outputs data indicating a correspondence relationship between the trail images indicated by the two image data, and a pair of corresponding logical operation units according to the operation result of the logical operation unit Calculation means for calculating each position of the center of gravity of the trail image and calculating a movement vector of the calculated position of the center of gravity. Measuring device of the flow velocity distribution with.
JP22556890A 1990-08-27 1990-08-27 Method and apparatus for measuring flow velocity distribution Expired - Lifetime JP2857239B2 (en)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP22556890A JP2857239B2 (en) 1990-08-27 1990-08-27 Method and apparatus for measuring flow velocity distribution
US07/748,886 US5177607A (en) 1990-08-27 1991-08-23 Method and apparatus for measuring velocity of fluid

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP22556890A JP2857239B2 (en) 1990-08-27 1990-08-27 Method and apparatus for measuring flow velocity distribution

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JPH04106474A JPH04106474A (en) 1992-04-08
JP2857239B2 true JP2857239B2 (en) 1999-02-17

Family

ID=16831347

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP22556890A Expired - Lifetime JP2857239B2 (en) 1990-08-27 1990-08-27 Method and apparatus for measuring flow velocity distribution

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP2857239B2 (en)

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
「新版 流水の可視化ハンドブック」P419〜P422,1986年.(株)朝倉書店発行

Also Published As

Publication number Publication date
JPH04106474A (en) 1992-04-08

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP0878965A2 (en) Method for tracking entering object and apparatus for tracking and monitoring entering object
JPH07250319A (en) Supervisory equipment around vehicle
JP2857239B2 (en) Method and apparatus for measuring flow velocity distribution
Jaynes Multi-view calibration from planar motion for video surveillance
JP3390515B2 (en) Position matching method, vehicle speed calculation method, and vehicle speed calculation device
JP2681745B2 (en) A method for measuring the vertical and lateral movement of an object to be measured with a speckle pattern using laser light.
JP5315104B2 (en) Traffic flow measuring device
JP2000163691A (en) Traffic flow measuring instrument
JPH0991439A (en) Object monitor
JPH04250781A (en) Ccd video image pickup device
JPH05253324A (en) Motion analyzer for sports
JP2857240B2 (en) Flow velocity distribution measurement device
Jaynes Multi-view calibration from planar motion trajectories
JP2879501B2 (en) Tracer tracking method for visualized images
JP2624117B2 (en) Vehicle detection device, vehicle tracking device, and vehicle monitoring device
JP2554102B2 (en) Slit optical detector
JPH03286399A (en) Image processing type traffic flow measuring instrument
JP2720843B2 (en) Emission center position detection device
JP2743050B2 (en) Visualization method of micro tracer particles and tracking method thereof
JP2001183120A (en) Method and device for three-dimensional input
JP3040260B2 (en) Visualization of tracer particle flow
JPH0514897A (en) Image monitor device
JP3003925B2 (en) Defect inspection equipment
JP2713476B2 (en) Vehicle behavior measurement method
JPH0991433A (en) Object monitor