JPH0329860A - Method for digitally processing schlieren image - Google Patents

Method for digitally processing schlieren image

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JPH0329860A
JPH0329860A JP16401389A JP16401389A JPH0329860A JP H0329860 A JPH0329860 A JP H0329860A JP 16401389 A JP16401389 A JP 16401389A JP 16401389 A JP16401389 A JP 16401389A JP H0329860 A JPH0329860 A JP H0329860A
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JP
Japan
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density
image
light source
knife edge
light
Prior art date
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Pending
Application number
JP16401389A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Susumu Nakano
晋 中野
Yoshiaki Yamazaki
義昭 山崎
Kuniyoshi Tsubouchi
邦良 坪内
Shohei Yoshida
正平 吉田
Yoshikazu Kimura
木村 好和
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Hitachi Ltd
Original Assignee
Hitachi Ltd
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Publication date
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Publication of JPH0329860A publication Critical patent/JPH0329860A/en
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Abstract

PURPOSE:To quantitatively measure density distribution by giving the density value of one arbitrary point in lattice rows, integrating a density gradient value centering around said point over the distance in the direction vertical to be edge ridge line of a knife edge, and calculating the density value of each micro-region. CONSTITUTION:Since a schlieren image is a variable density image proportional to the density in the direction vertical to the edge ridge line 15 of a knife edge 7, when the density gradient value obtained by the conversion of the brightness distribution of the image is integrated in the direction vertical to the ridge line 15, density distribution is obtained. At this time, the density value of one arbitrary element of each integral line is given and the direction going toward the arranging position of the ridge line 15 from said element is set to negative and the direction reverse thereto is set to positive to calculate the product of the value obtained by applying a code to the distance DELTAx in the direction vertical to the ridge line 15 of a micro-element subjected to lattice division with respect to each of the directions and the density gradient value of each element. Then, the calculated value is successively added from the element to which a reference density value is given with respective positive and negative directions to calculate the density value of each element of lattice rows in the direction vertical to the ridge line 15 and density values are processed with respect to all of lattice rows to calculate the density value of the entire region of the image.

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明はシュリーレン法によって計測された画像を数値
的に処理することによって、密度分布を求める画像処理
方法に関する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Field of Industrial Application] The present invention relates to an image processing method for determining a density distribution by numerically processing an image measured by the Schlieren method.

〔従来の技術〕[Conventional technology]

シュリーレン法は流れの可視化方法として従来から用い
られていた代表的手法の一つである。つまり、密度勾配
のある部分を通過する光は屈折する。この性質を利用す
るものである。とくに熱対流場や圧縮性流れ場等、密度
変化が存在する流れ場の可視化手法として用いられてき
た。
The Schlieren method is one of the representative methods conventionally used for visualizing flows. In other words, light passing through an area with a density gradient is refracted. This property is utilized. In particular, it has been used as a visualization method for flow fields where density changes exist, such as thermal convection fields and compressible flow fields.

第3図は、シュリーレン法の基本構成図を示したもので
ある。すなわち、測定部1内を流れる気体の流れ方向に
垂直な断面の図である。有限長さの光源2をレンズ3の
焦点位置に置き、さらに、レンズ3と測定部をはさんで
反対側に置かれたレンズ4によって、図のa′ b′の
位置に光源2の像を結ぶ。さらに、a′ b′の後方に
置かれたレンズ5とスクリーン6によって、測定部内の
直線giの像がスクリーン6上に結ばれる。ここで、光
源の像a’  b’の位置にナイフェッジ7をこの像a
’  b’ の一部を覆うように設置し、また、測定部
内の流れに密度勾配が存在すると、スクリー11 ン6上に、密度勾配に比例した濃淡分布を示す画像が得
られる。
FIG. 3 shows a basic configuration diagram of the Schlieren method. That is, it is a cross-sectional view perpendicular to the flow direction of gas flowing inside the measuring section 1. A light source 2 with a finite length is placed at the focal point of a lens 3, and an image of the light source 2 is placed at the position a′ b′ in the figure using a lens 4 placed on the opposite side of the measurement unit from the lens 3. tie. Further, an image of the straight line gi in the measuring section is formed on the screen 6 by a lens 5 and a screen 6 placed behind a' and b'. Here, the knife 7 is placed at the position of the light source image a'b'.
If it is installed so as to cover part of 'b' and there is a density gradient in the flow within the measuring section, an image showing a density distribution proportional to the density gradient will be obtained on the screen 116.

第4図は、レンズの代わりに凹面鏡を用いたシュリーレ
ン法の基本配置図である。光源2からの光はコンデンサ
レンズ8で集められ、その焦点の位置にピンホール9を
置いて、そこを通る光を凹面鏡10で平行光線とする。
FIG. 4 is a basic layout diagram of the Schlieren method using a concave mirror instead of a lens. Light from a light source 2 is collected by a condenser lens 8, a pinhole 9 is placed at its focal point, and the light passing through the pinhole 9 is converted into parallel light by a concave mirror 10.

測定部1を通過した光は、もう一方の凹面鏡1↓によっ
て反射され、さらに、平面鏡13で反射され、カメラl
4に入射するが、凹面鏡の焦点距離に相当する位置にナ
イフエツジ7が設置されており、ナイフエッジでこの焦
点部の一部を覆うと、カメラ14によって測定部での密
度勾配に比例した濃淡分布の画像を記録することができ
る。ここで、カメラに記録される濃淡画像はナイフエッ
ジの刃先稜線垂直方向の測定部内の流れの密度勾配に比
例した輝度分布となる。
The light passing through the measurement unit 1 is reflected by the other concave mirror 1↓, and further reflected by the plane mirror 13, and is reflected by the camera l.
A knife edge 7 is installed at a position corresponding to the focal length of the concave mirror, and when a part of this focal point is covered with the knife edge, the camera 14 detects a density distribution proportional to the density gradient at the measuring section. images can be recorded. Here, the grayscale image recorded by the camera has a brightness distribution proportional to the density gradient of the flow within the measuring section in the direction perpendicular to the cutting edge line of the knife edge.

なお、この種の計測方法については、航空宇宙技術研究
所報告TR−964.(1988年)に報告されている
ほかに、すでに多くの流体力学の教12 科書(例えば生井、松尾共著、圧縮性流体の力学、理工
学社)にも紹介されている。
Regarding this type of measurement method, please refer to Aerospace Technology Research Institute report TR-964. (1988), it has already been introduced in many textbooks on fluid mechanics (for example, Mechanics of Compressible Fluids, co-authored by Ikui and Matsuo, published by Rigakusha).

〔発明が解決しようとする課題〕[Problem to be solved by the invention]

上記従来技術では得られる画像は、測定部の流れ状態の
密度勾配の分布であり、その画像から、直接、流れ場の
密度分布を得ることはできない。
In the conventional technique described above, the image obtained is the density gradient distribution of the flow state in the measuring section, and the density distribution of the flow field cannot be directly obtained from the image.

また、画像の濃淡分布では、流れ場の状態変化の様子を
知ることはできても、それらの定量的な分布状態を知る
ことはできない。
Further, although it is possible to know how the state of the flow field changes based on the gray scale distribution of the image, it is not possible to know the quantitative distribution state of the changes.

本発明の目的は、シュリーレン法によって得られる濃淡
画像から、測定部流れ場の密度分布を得るための画像処
理方法を提供することにあり、さらに、シュリーレンの
濃淡画像を密度勾配値に変換する際の較正方法を提供す
ることにある。
An object of the present invention is to provide an image processing method for obtaining a density distribution of a flow field in a measuring section from a grayscale image obtained by the Schlieren method, and furthermore, to provide an image processing method for converting the Schlieren grayscale image into a density gradient value. The purpose of this invention is to provide a calibration method.

さらに、本発明の他の目的は、シュリーレン画像のディ
ジタル処理を行うのに好適な計測システムの構成を提供
することにある。
Furthermore, another object of the present invention is to provide a measurement system configuration suitable for digitally processing Schlieren images.

〔課題を解決するための手段〕[Means to solve the problem]

上記目的を達或するために、シュリーレン画像をナイフ
エッジの刃先稜線の方向、及び、それに垂直な方向の二
方向で格子分割した微小領域に分け、各微小領域内の平
均輝度をあらかじめ求められているシュリーレン画像の
輝度と密度勾配の較正曲線によって密度勾配値に変換し
、ナイフエッジの刃先稜線に垂直な方向に並んだ各格子
列について、格子列中の任意の一点の密度値を与えて、
その点を中心に、密度勾配値をナイフエッジの刃先稜線
に垂直な方向距離で数値的に積分することにより格子分
割された各微小領域の密度値を求め、画像全域における
密度分布を求めるようにしたものである。
In order to achieve the above purpose, the Schlieren image is divided into micro regions that are grid-divided in two directions: the direction of the cutting edge line of the knife edge and the direction perpendicular thereto, and the average brightness within each micro region is calculated in advance. Convert the luminance and density gradient of the Schlieren image into a density gradient value using a calibration curve, and for each grid row aligned in the direction perpendicular to the cutting edge line of the knife edge, give the density value of an arbitrary point in the grid row,
By numerically integrating the density gradient value over the distance perpendicular to the cutting edge line of the knife edge around that point, the density value of each minute region divided into grids is determined, and the density distribution over the entire image area is determined. This is what I did.

また、シュリーレン画像のa淡分布を密度勾配値に変換
するため、ナイフエッジを設置せず、測定部に流体を流
さない場合の画像入力装置の出力と、ナイフエッジは設
置するが測定部に流体を流さない場合の画像入力装置の
出力及び、ナイフエッジの設置状態を上記の状態と同し
にして測定部に流体を流す場合の画像入力装置の出力を
用いて、画像入力装置の出力値と密度勾配値との較正曲
線を作ることにより、シュリーレン画像の濃淡輝度分布
を密度勾配値に変換するようにしたものである。
In addition, in order to convert the a-grain distribution of the Schlieren image into a density gradient value, we will compare the output of the image input device when a knife edge is not installed and no fluid is flowing through the measurement section, and the output of the image input device when a knife edge is installed but no fluid is flowing through the measurement section. The output value of the image input device and the output value of the image input device are calculated using the output of the image input device when no fluid is flowing, and the output of the image input device when the knife edge is installed in the same state as above and the fluid is flowed to the measuring section. By creating a calibration curve with the density gradient value, the gray-scale brightness distribution of the Schlieren image is converted into the density gradient value.

他の目的を達戊するために、シュリーレン画像の入力装
置と画像処理装置とを、直接、接続して計測システムを
構成したものである。
In order to achieve other purposes, a measurement system is constructed by directly connecting a Schlieren image input device and an image processing device.

〔作用〕[Effect]

シュリーレン画像は、ナイフエッジの刃先稜線に垂直方
向の密度勾配に比例した濃淡画像であるため、画像の輝
度分布を密度勾配値に変換したものを、ナイフエッジの
刃先稜線に垂直な方向に積分すれば、密度分布は得られ
る。このとき、各積分線の任意の一要素の密度値を与え
て、この要素を積分開始点として、この要素よりナイフ
エッジ刃先稜線の設置位置に向う方向をマイナス、逆に
ナイフエッジ刃先稜線の設置位置から空間側に離れる方
向をプラスとして、それぞれの方向について、餡子分割
された微小要素のナイフエッジの刃先稜線に垂直な方向
の距離ΔXにこの符号をつけたものと各要素の密度勾配
値の積を求め、プラス方向、マイナス方向おのおのにつ
いて、基準密度15 値を与えた要素より順次加え合わせていくことにより、
ナイフエッジの刃先稜線に垂直な方向の格子列の各要素
の密度位が求まり、画像のナイフエッジの刃先稜線に垂
直な方向の全格子列について同様の処理を行うことによ
り、画像全域の密度値が求まる。
Since a Schlieren image is a grayscale image proportional to the density gradient in the direction perpendicular to the ridgeline of the knife edge, the image's brightness distribution is converted into a density gradient value, which is then integrated in the direction perpendicular to the ridgeline of the knife edge. For example, the density distribution can be obtained. At this time, give the density value of any one element of each integral line, use this element as the starting point of integration, and subtract the direction from this element toward the installation position of the knife edge cutting edge line, and vice versa. For each direction, the distance ΔX in the direction perpendicular to the cutting edge line of the knife edge of the minute element divided into bean paste is given this sign, and the density gradient value of each element, with the direction away from the position toward the space side being a plus. By finding the product of , and sequentially adding them together from the elements that have given the standard density 15 value for each of the positive and negative directions,
The density value of each element of the grid row in the direction perpendicular to the cutting edge line of the knife edge is determined, and the density value of the entire image is calculated by performing the same process for all the grid rows in the direction perpendicular to the cutting edge line of the knife edge in the image. is found.

また、シュリーレン画像の濃淡輝度分布と密度勾配値と
の較正に、ナイフエッジを設置せず測定部に流体を流さ
ない状態での入力画像を用いることは、原理的に、この
訓測系の最大輝度と最低輝度を与える(最低輝度は壁や
物体等が存在する場合に表われる)。この範囲内で、カ
メラのγ特性がγ=1の状態、つまり、輝度とカメラ出
力の関係が直接関係にある状態にして、画像を取り込む
Furthermore, in order to calibrate the gradation luminance distribution and density gradient value of the Schlieren image, it is theoretically possible to use an input image with no knife edge installed and no fluid flowing through the measuring section, since this is the maximum value of this training measurement system. Gives the brightness and minimum brightness (minimum brightness appears when there are walls, objects, etc.). Within this range, images are captured with the γ characteristic of the camera set to γ=1, that is, the relationship between brightness and camera output is directly related.

次に、測定部に流体を流さず、ナイフエッジを設置した
場合の画像を取込み,このときのカメラ出力値は、流れ
の密度勾配が零に対応したときの出力値となる。さらに
、もう一点の情報量があると、較正直線は求まるため、
密度変化が既知の流れを計測してこのときのカメラ出力
値を得ることによ16ー り、較正直線は規定できる。
Next, an image is captured when the knife edge is installed without flowing fluid through the measuring section, and the camera output value at this time is the output value when the density gradient of the flow corresponds to zero. Furthermore, if there is another amount of information, the calibration straight line can be found, so
The calibration straight line can be defined by measuring a flow with a known density change and obtaining the camera output value at this time.

また、画像入力装置と画像処理装置とを、直接、接続す
ることにより、測定部での像を取込むカメラの出力値を
、直接、画像処理装置へ送れるため、処理時間が短かく
、また、処理誤差が少なくなる。
In addition, by directly connecting the image input device and the image processing device, the output value of the camera that captures the image in the measurement section can be sent directly to the image processing device, reducing processing time. Processing errors are reduced.

〔実施例〕〔Example〕

以下、本発明の一実施例を第1図により説明する。第l
図(a)は、シュリーレン画像の格子分割の様子を示し
たものである。また、第]−図(b)は同シュリーレン
画像を撮影したときのナイフエッジの位置を示すもので
、第1図(b)の斜線m5がナイフエッジであり、図で
は、ナイフエッジの刃先稜線に沿う方向にy座標が、ま
た、それに直交する方向にX座標がとられており、X座
標はナイフエッジの刃面から空間側へ離れる方向をプラ
スとする。第1図(a)の格子分割は、このX及びyJ
I標方向に分割したもので、X方向にrn分割、y方向
にn分割してある。
An embodiment of the present invention will be described below with reference to FIG. No.l
Figure (a) shows how a Schlieren image is divided into grids. Furthermore, Fig. 1-(b) shows the position of the knife edge when the same Schlieren image was taken, and the diagonal line m5 in Fig. 1(b) is the knife edge, and in the figure, the cutting edge ridge of the knife edge The y-coordinate is taken in the direction along, and the The lattice division in Figure 1(a) is
It is divided in the I mark direction, rn divisions in the X direction, and n divisions in the y direction.

第1図(c)は、(a)の格子分割図の任意のj列にお
ける密度勾配値を示したものである。シユリーレン画像
の濃淡輝度分布をあらかじめ用意された較正直線によっ
て密度勾配値に変換したものであり、各分割要素の重心
位置における密度勾配をその要素内の全領域における密
度勾配値とする。第1図(a)に破線で示した線は、こ
の重心位置を結んだ線分を表わしたものである。また、
第1図(a)で示した格子分割要素は、シュリレン画像
を画像処理装置等に取り込む際の画素に対応するもので
ある。第t図(c)で今、]方向io番での要素の密度
値が判っているとき、この値を基にX方向に密度勾配値
を積分すればよい。
FIG. 1(c) shows the density gradient value in an arbitrary j column of the lattice partition diagram of FIG. 1(a). The gray-brightness distribution of the Schilleren image is converted into a density gradient value using a calibration straight line prepared in advance, and the density gradient at the center of gravity of each divided element is taken as the density gradient value for the entire area within that element. The broken line in FIG. 1(a) represents a line segment connecting these center of gravity positions. Also,
The grid division elements shown in FIG. 1(a) correspond to pixels when a Schrillen image is taken into an image processing device or the like. In FIG. t(c), when the density value of the element in direction io is known, the density gradient value may be integrated in the X direction based on this value.

つまり、i ) i oでは また、i < i oでは、 である。ここでΔXは格子分割要素のX方尚の長さであ
る。
That is, for i ) io and for i < io . Here, ΔX is the length of the grid dividing element in the X direction.

第1図(d)は、(c)の密度勾配分布を、i=jo番
での密度値ρ0を基準にして式(1)及び(2)によっ
て数値的に積分した結果より求まる密度分布である。
Figure 1 (d) is the density distribution obtained by numerically integrating the density gradient distribution in (c) using equations (1) and (2) with reference to the density value ρ0 at number i = jo. be.

第↓図では、積分の基準位置として密度を与える要素i
oにおける密度勾配値が零であったが、格子分割要素が
充分細かく、密度を与える位置と要素重心位置との差が
無視できる場合には、積分の基準位置として密度を与え
る要素の密度勾配は必ずしも零でなくともよい。また、
ナイフエッジの刃先稜線に垂直方向Xの座標のとり方を
、ナイフエッジの刃先稜線より空間側に離れる方向に正
とし、分割要素の番号をX座標の正の方向に順次増加す
るように付ければ式(1)及び式(2)を用いて、格子
分割のj列における密度値を求めることができる。この
場合、積分基準位置として密度を与える要素は任意に選
定できる。
In Figure ↓, element i gives the density as the reference position for integration.
The density gradient value at o is zero, but if the grid division elements are sufficiently fine and the difference between the position that gives density and the element's centroid position can be ignored, then the density gradient of the element that gives density as the reference position for integration is It does not necessarily have to be zero. Also,
If the coordinate in the direction X perpendicular to the cutting edge of the knife edge is set as positive in the direction away from the cutting edge of the knife edge toward the spatial side, and the numbers of the dividing elements are assigned so that they increase sequentially in the positive direction of the X coordinate, the formula is obtained. Using (1) and equation (2), the density value in the j column of the grid division can be found. In this case, the element that provides the density as the integration reference position can be arbitrarily selected.

第2図は、第1図の数値積分処甥を画像全域について行
う場合のフローチャートを示したものである。本実施例
によれば、シュリーレン画像より測定対象における流れ
場の密度分布を定量的に計19= 測することができる。
FIG. 2 shows a flowchart when the numerical integration process shown in FIG. 1 is performed over the entire image area. According to this embodiment, it is possible to quantitatively measure the density distribution of the flow field in the measurement target from the Schlieren image.

第1.図、及び、第2図の実施例では、各a列について
、必ず、積分基準点として密度の既知な点が一点必要で
あった。つまり、画像全域については、ナイフエッジの
刃先稜線に平行な方向に一列分の密度値が既知であると
いう条件が必要である。
1st. In the embodiments shown in FIG. 2 and FIG. 2, one point with known density was always required as an integration reference point for each column a. In other words, for the entire image area, a condition is required that the density values for one row in the direction parallel to the cutting edge line of the knife edge are known.

一方、第5図に示す本発明の他の実施例では、画像領域
内の一点について密度値が判れば領域全体の密度が計測
できる。第5図の実施例では、測定対象物の同一流動状
態に対して、ナイフエッジの刃先稜線の設定位置が異な
る2枚のシュリーレン画像より、領域全体の密度分布を
得る方法である。
On the other hand, in another embodiment of the present invention shown in FIG. 5, if the density value of one point within the image area is known, the density of the entire area can be measured. In the embodiment shown in FIG. 5, the density distribution of the entire area is obtained from two Schlieren images in which the cutting edge line of the knife edge is set at a different position for the same flow state of the object to be measured.

同一対象物について、ナイフエッジの刃先稜線の設定位
置が互いに直交する二枚のシュリーレン画像を用いる。
Two Schlieren images of the same object are used in which the set positions of the ridge lines of the knife edges are orthogonal to each other.

第5図(a)は、ナイフエッジの刃先稜線をX方向に設
定した場合であり、今、画像内の要素i=j.o,j=
Jo番目の要素の密度が既知のとき、第t図に示した積
分処理と同様な処理を行う。つまり 1=〕o列について、j > J oでは、20 また、j < j oでは、 として、J列の積分処理を行い、〕二io列のJ工から
j=nの各要素の密度が求まる。
FIG. 5(a) shows the case where the cutting edge line of the knife edge is set in the X direction, and now the element i=j. o,j=
When the density of the Jo-th element is known, a process similar to the integration process shown in FIG. t is performed. In other words, 1=] For column o, if j > Jo, then 20. Also, if j < j o, integrate column J as Seek.

次に、第5図(b)のナイフエッジの刃面をy方向に設
定したシュリーレン画像より、第5図(a)で求まった
i = i o列の密度値を用いて、第2図に示した方
法で、j=1からj=nまでの各列について積分処理す
ることにより全領域の密度を求めることができる。第5
図の実施例では、先にy方向の積分を行い、次にX方尚
の積分を行ったが、この順序は逆でもよい。また、第5
図ではナイフエッジの設定位置は互いに直交する方向と
したが、この設定位置については、任意の角度でよい。
Next, from the Schlieren image in which the blade surface of the knife edge in Figure 5(b) is set in the y direction, using the density values in the i = i o column determined in Figure 5(a), Using the method shown, the density of the entire area can be determined by performing integration processing for each column from j=1 to j=n. Fifth
In the illustrated embodiment, the y-direction integration is first performed, and then the X-direction integration is performed, but this order may be reversed. Also, the fifth
In the figure, the knife edges are set in directions perpendicular to each other, but the set positions may be set at any angle.

だだし、設定角度を任意にした場合には、二枚のシュリ
ーレン画像上に作られる格子分割の座標は一致しないた
め両画像のデータの受け渡しの際には、座標変換が必要
となる。また、第5図に示した方法を用いることにより
、流路中に物体が存在するような場合についても、その
物体の裏側についても、二つの方向の積分処理を交互に
行うことにより、密度値を求めることができる。本実施
例によれば、測定対象の流れ場の任意の一点の密度値が
判れば、全領域の密度値が求まるため、本手法の適用範
囲を拡大することができるという効果がある。
However, if the set angle is arbitrary, the coordinates of the grid divisions created on the two Schlieren images do not match, so coordinate transformation is required when transmitting the data of both images. In addition, by using the method shown in Figure 5, even when there is an object in the flow path, the density value can be obtained by performing integration processing in two directions alternately on the back side of the object. can be found. According to this embodiment, if the density value of any one point in the flow field to be measured is known, the density value of the entire area can be found, so there is an effect that the scope of application of this method can be expanded.

本発明の他の実施例を第6図に示す。第6図は、本手法
,の積分処理を行う際に必要な、シュリーレン画像のa
淡分布の輝度と密度勾配の較正方法を示したものである
。第6図の(a)〜(c)は、それぞれ測定部の画像を
示したものである。第6図の例では測定部は」二側が平
な壁で、下側の壁は、下流域にくさび状の傾斜があり、
流路は下流に行くに従いしだいにせまくなる。第6図(
a)は、測定部に流れが存在せず、また、ナイフエッジ
により、光源の像をさえぎらない場合の画像であり、こ
のときの測定部の凹部の輝度を画象入力装置の出力が最
大となるよう、また、測定部の壁部分に対応する暗部の
輝度を最小となるように設定する。
Another embodiment of the invention is shown in FIG. Figure 6 shows the a of the Schlieren image required when performing the integration process of this method.
This shows a method for calibrating the brightness and density gradient of a pale distribution. (a) to (c) of FIG. 6 each show an image of the measuring section. In the example shown in Figure 6, the measuring section has flat walls on two sides, and the lower wall has a wedge-shaped slope in the downstream area.
The flow path becomes narrower as it goes downstream. Figure 6 (
A) is an image when there is no flow in the measuring section and the image of the light source is not blocked by the knife edge, and the output of the image input device at this time is the maximum brightness of the recessed part of the measuring section. In addition, the brightness of the dark area corresponding to the wall portion of the measuring section is set to be the minimum.

この設定値(例えば、画像入力用のカメラの絞り、測定
部の照明、カメラ位置等)を変えずに以後の計測を行う
。また、このときの輝度よりも明るいものも、また暗い
ものも、以後の撮影では表われない。なお、画像入力用
のカメラの、いわゆる、γ特性はγ=工とし、カメラ入
力の輝度Eとカメラの出力電流1との関係は、 l=kE              ・(5)となる
ように設定する。ここでkは定数である。
Subsequent measurements are performed without changing these set values (for example, the aperture of the camera for image input, the illumination of the measuring section, the camera position, etc.). Furthermore, objects brighter or darker than the brightness at this time will not appear in subsequent shooting. Note that the so-called γ characteristic of the camera for image input is set as γ=k, and the relationship between the camera input luminance E and the camera output current 1 is set as follows: l=kE·(5). Here k is a constant.

次に、第6図(b)に示すように、測定部のガスの流れ
がない状態でナイフエッジを押入する。
Next, as shown in FIG. 6(b), the knife edge is pushed in with no gas flowing through the measuring section.

このとき、第6図(a)での凹部は、一様に明度が低下
する。ナイフエッジの押入位置を計測時の状態にして、
このときの測定空間の輝度状態の画像入力装置の出力を
記録する。つまり、この出力値が、測定部流れ場の密度
勾配が零のときの出力と同一となる。シュリーレン画像
の輝度分布の較正直線では、この出力値よりも低い(l
li’l’い)状態で、密度勾配がマイナスに、また、
高い(明るい)状態で、密度勾配がプラスになるように
する。この密度勾配が零のときのカメラ出力(出力は式
(5)の電流値を電圧値に変換したものを用いる。)を
Voとすると、密度勾配とカメラ出力との関係は、この
値と第6図(c)の状態での#撃波部でのカメラ出力値
Vc を式(6)に代入してαが求まる。
At this time, the brightness of the recesses shown in FIG. 6(a) uniformly decreases. Set the insertion position of the knife edge to the state at the time of measurement,
The output of the image input device of the brightness state of the measurement space at this time is recorded. In other words, this output value is the same as the output when the density gradient of the flow field at the measuring section is zero. The calibration straight line of the brightness distribution of the Schlieren image is lower than this output value (l
li'l' state), the density gradient becomes negative, and
Make the density gradient positive in high (bright) conditions. If the camera output when this density gradient is zero (the output is obtained by converting the current value in equation (5) into a voltage value) is Vo, then the relationship between the density gradient and the camera output is α is determined by substituting the camera output value Vc at the # wave attack section in the state shown in FIG. 6(c) into equation (6).

a η となる。ここでηはナイフエッジの刃面に垂直な方向の
座標である。また、αは、密度勾配とカメラ出力との比
例定数である。第6図(c)は、測定部に一様な高速流
を流入させたときの画像であり、下壁面のくさび形の傾
斜部から斜め衝撃波が発生する。このときの衝撃波前後
の密度変化は、発生する斜め衝撃波の角度をβとすると
ここで、kは流体の比熱比、M1は流入流体のマツハ数
である。式(7)を用いると、X方向の密度勾配は 第6図(c)の下壁面の傾斜角が異なる数種類の41リ
定部について、データをとり、式(6)に代入して、最
小自乗法によってαを算出してもよい。
a η . Here, η is the coordinate in the direction perpendicular to the blade surface of the knife edge. Further, α is a proportionality constant between the density gradient and the camera output. FIG. 6(c) is an image when a uniform high-speed flow is caused to flow into the measuring section, and oblique shock waves are generated from the wedge-shaped inclined portion of the lower wall surface. At this time, the density change before and after the shock wave is determined by assuming that the angle of the generated oblique shock wave is β, where k is the specific heat ratio of the fluid, and M1 is the Matsuha number of the inflowing fluid. Using equation (7), the density gradient in the α may be calculated by the square method.

第6図の例では、傾斜壁面上を流れる高速気流の衝撃波
による密度変化を較正に用いたが、他の流れを較正に用
いてもよい。その場合、較正に用いる流れ場の密度が、
計算等によって明確に規定できることが必要である。こ
のようにして、シュリーレン画像の濃淡分布を、画像入
カ装置(カメラ)の出力電圧値に変え、さらに、式(6
)の較正直線によって密度勾配に変換することができる
In the example shown in FIG. 6, density changes due to shock waves of high-speed airflow flowing on the inclined wall surface are used for calibration, but other flows may be used for calibration. In that case, the density of the flow field used for calibration is
It is necessary to be able to clearly define it by calculation etc. In this way, the gray scale distribution of the Schlieren image is changed to the output voltage value of the image input device (camera), and furthermore, the equation (6
) can be converted into a density gradient by the calibration straight line.

本実施例によれば、シュリーレン画像の濃淡分布を密度
勾配の値に変換できるので、シュリーレン画像の数値処
理が正確にできるという効果がある。
According to this embodiment, since the gray scale distribution of the Schlieren image can be converted into a density gradient value, there is an effect that the numerical processing of the Schlieren image can be performed accurately.

シュリーレン画像の撮影方法は、第4図に示したように
、通常の写真撮影用のカメラを用いて、カメラのフイル
ムを現象焼付けしたものを、画像処理装置におけるバッ
チ処理でもよいが、画像入力用にCCDカメラ等を用い
て5このカメラと画像処理装置を一体化したものを用い
てもよい。第7図は、シュリーレン画像の入力装置とし
てCCDカメラを用いて、カメラの出力を直接画像処理
装置20に入力し、画像処理装置のモニタ21を観察し
ながら積分処理を行う方法である。このとき、画像処理
装置には、第2図に示した積分処理ソフ1・が内部に組
み込まれている。本実施例によれば、画像入力装置と画
像処理装置が一体化されているので、シュリーレン計測
を行いながら、測定部流れ場の密度分布が求まり、デー
タ処理の高速化及び誤差の低減が達成できる。
As shown in Fig. 4, the Schlieren image can be taken using a normal photographic camera, and the film of the camera is photographed and processed in batch processing by an image processing device. Alternatively, a CCD camera or the like may be used to integrate the camera and an image processing device. FIG. 7 shows a method in which a CCD camera is used as a Schlieren image input device, the output of the camera is directly input to the image processing device 20, and integration processing is performed while observing the monitor 21 of the image processing device. At this time, the image processing apparatus incorporates the integral processing software 1 shown in FIG. According to this embodiment, since the image input device and the image processing device are integrated, the density distribution of the flow field in the measuring section can be determined while performing Schlieren measurement, and it is possible to speed up data processing and reduce errors. .

〔発明の効果〕〔Effect of the invention〕

本発明によれば、シュリーレン画像を数値的に積分処理
できるので、シュリーレン画像から測定部流れ場の密度
分布を定量的に求めることができる。
According to the present invention, since the schlieren image can be numerically integrated, the density distribution of the flow field in the measuring section can be quantitatively determined from the schlieren image.

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

第1図は本発明の一実施例の処理方法の説明図、第2図
は本発明の実施例の処理方法のフローチャート、第3図
及び第4図は従来の計測方法を示す図、第5図は本発明
の他の実施例の処理方法の説明図、第6図は本発明の他
の実施例の説明図、第7図は本発明の計測システムの系
統図である。 1・・・測定部、2・・光源、3,4.5・・・レンズ
、7・・・ナイフエッジ、10.11・凹面鏡、12,
↓3・・・平面鏡、14・・・カメラ、l5・・ナイフ
エッジの刃先稜線、16・・・画像領域、18・・壁、
19CCDカメラ、20・画像処理装置、21・モq一 第6図 ゛(a−) Tイフエ・ンジ゛突L7ラ記討(τ去 <b)tイ7工・7〉7府 シ免れ縄 特開平 3 29860(11) 第7図
FIG. 1 is an explanatory diagram of a processing method according to an embodiment of the present invention, FIG. 2 is a flowchart of a processing method according to an embodiment of the present invention, FIGS. 3 and 4 are diagrams showing a conventional measurement method, and FIG. FIG. 6 is an explanatory diagram of a processing method according to another embodiment of the present invention, FIG. 6 is an explanatory diagram of another embodiment of the present invention, and FIG. 7 is a system diagram of the measurement system of the present invention. DESCRIPTION OF SYMBOLS 1... Measuring part, 2... Light source, 3, 4.5... Lens, 7... Knife edge, 10.11. Concave mirror, 12,
↓3...Plane mirror, 14...Camera, l5...Knife edge ridge line, 16...Image area, 18...Wall,
19 CCD camera, 20・Image processing device, 21・Moq 1 Figure 6゛(a-) JP-A-3 29860 (11) Figure 7

Claims (1)

【特許請求の範囲】 1、測定部流路の両側に配置されるレンズと、一方側か
ら前記レンズを通して測定部に光を入れる有限長さの光
源と、前記測定部を通して前記光源と反対側に位置し、
この光源の像を結ぶ位置に置かれるナイフエッジと、前
記ナイフエッジ後方に設置され、測定部の像をスクリー
ン上に結ばせるレンズより構成されるシュリーレン計測
方法、または、光源と前記光源からの光を集めるコンデ
ンサレンズと、その焦点位置に置かれるピンホール又は
スリットと、ここから光を凹面鏡へ反射するために置か
れる平面鏡と、前記測定部の両側に配置され、前記測定
部に平行光線を入れる凹面鏡と、前記測定部を通過して
前記凹面鏡で反射された光を画像入力装置側へ反射させ
る平面鏡と、前記凹面鏡の焦点位置に置かれる前記ナイ
フエッジとその後方に設置される画像入力装置より構成
されるシュリーレン計測方法、または、光源と前記光源
からの光を集めるコンデンサレンズと、その焦点位置に
置かれるピンホール又はスリットと、ここからでた光を
測定部を通過したのちに、再び、光源側に反射する前記
凹面鏡と、反射光の凹面鏡焦点位置に置かれたナイフエ
ッジと、その後方に設置される画像入力装置より構成さ
れるシュリーレン計測方法、または、光源と前記光源か
らの光を集めるコンデンサレンズと、その焦点位置に置
かれるロンホール又はスリットと、ここからでた光を測
定部を通過したのちに、再び前記光源側に反射する前記
凹面鏡が、前記凹面鏡の中心位置に入射する光線と反射
光線が同一線上を通過するように配置され、さらに、測
定部とピンホール又はスリット位置の間に置かれた半透
明鏡によつて、前記凹面鏡からの反射光線が、光源と別
な方向へ反射され、その反射光線の凹面鏡焦点位置にナ
イフエッジが設置され、その後方に画像入力装置が置か
れることによつて構成されるシュリーレン計測方法にお
いて得られるシュリーレン画像をナイフエッジを画像面
に投影した場合のナイフエッジ刃先稜線の方向とそれに
垂直方向の2つの方向の格子で分割し格子線によつて囲
まれる微小要素に領域を分けて格子線によつて囲まれる
各要素について、シュリーレン画像の輝度を、あらかじ
め求められている較正曲線によつて密度勾配の値に変換
し、ナイフエッジ刃先稜線に垂直方向の座標を、ナイフ
エッジの刃先から空間側へ離れる方向に座標のプラス方
向をとり、さらに、ナイフエッジの刃先稜線に垂直方向
に並んだ要素の番号を、この座標のプラス方向に順次要
素番号が増加するように番号付を行い、積分の基準値と
して密度値を与える要素よりも、要素番号の大きい要素
については、その要素の密度勾配値と要素番号がひとつ
小さい要素の密度勾配値との平均値に、要素のナイフエ
ッジ刃先稜線に垂直な方向の辺の長さをかけたものを、
要素番号がひとつ小さい要素の密度に加えることによつ
てその要素の密度を求め、また、積分基準として密度値
を与える要素よりも要素番号が小さい要素については、
その要素の密度勾配値と要素番号がひとつ大きい要素の
密度勾配値との平均値に、要素のナイフエッジ刃稜線に
垂直な方向の辺の長さをかけたものを、要素番号がひと
つ大きい要素の密度から減じることによつて密度を算出
することを特徴とするシュリーレン画像のディジタル処
理方法。 2、測定部流路の両側に配置されるレンズと、その一方
側からレンズを通して測定部に光を入れる有限長さの光
源と、測定部を通して光源と反対側に位置し、この光源
の像を結ぶ位置に置かれるナイフエッジと、ナイフエッ
ジ後方に設置され、測定部の像をスクリーン上に結ばせ
るレンズより構成されるシュリーレン計測方法または、
光源と光源からの光を集めるコンデンサレンズと、その
焦点位置に置かれるピンホール又はスリットと、ここか
ら光を凹面鏡へ反射するために置かれる平面鏡と、測定
部の両側に配置され、測定部に平行光線を入れる凹面鏡
と、測定部を通過して凹面鏡で反射された光を画像入力
装置側へ反射させる平面鏡と、凹面鏡の焦点位置に置か
れるナイフエッジとその後方に設置される画像入力装置
より構成されるシュリーレン計測方法または、光源と光
源からの光を集めるコンデンサレンズと、その焦点位置
に置かれるピンホール又はスリットと、ここからでた光
を測定部を通過したのちに、再び光源側に反射する凹面
鏡と、反射光の凹面鏡焦点位置に置かれたナイフエッジ
と、その後方に設置される画像入力装置より構成される
シュリーレン計測方法または、光源と光源からの光を集
めるコンデンサレンズと、その焦点位置に置かれるピン
ホール又はスリットと、ここからでた光を測定部を通過
したのちに、再び光源側に反射する凹面鏡が、凹面鏡の
中心位置に入射する光線と反射光線が同一線上を通過す
るように配置され、さらに、測定部とピンホール又はス
リット位置の間に置かれた半透明鏡によつて、凹面鏡か
らの反射光線が、光源と別な方向へ反射され、その反射
光線の凹面鏡焦点位置にナイフエッジが設置され、その
後方に画像入力装置が置かれることによつて構成される
シュリーレン計測方法において得られるシュリーレン画
像を、ナイフエッジを画像面に投影した場合のナイフエ
ッジ刃先稜線の方向とそれに垂直方向の2つの方向で格
子分割して、格子線によつて囲まれる微小要素に領域を
分け格子線によつて囲まれる各要素について、シュリー
レン画像の輝度を、あらかじめ求められている較正曲線
によつて密度勾配の値に変換しナイフエッジ刃先稜線に
垂直方向の座標を、ナイフエッジの刃先から空間側へ離
れる方向に座標のプラス方向をとり、さらに、ナイフエ
ッジの刃先稜線に垂直方向に並んだ要素の番号を、この
座標のプラス方向に順次要素番号が増加するように番号
付を行い、積分の基準値として密度値を与える要素より
も、要素番号の大きい要素によつては、その要素の密度
勾配値と要素番号がひとつ小さい要素の密度勾配値との
平均値に、要素のナイフエッジ刃先稜線に垂直な方向の
辺の長さをかけたものを、要素番号がひとつ小さい要素
の密度に加えることによつてその要素の密度を求め、ま
た、積分基準として密度値を与える要素よりも要素番号
が小さい要素については、その要素の密度勾配値と要素
番号がひとつ大きい要素の密度勾配値との平均値に、要
素のナイフエッジ刃先稜線に垂直な方向の辺の長さをか
けたものを要素番号がひとつ大きい要素の密度から減じ
ることによつて密度を算出する方法を同一測定対象物に
対して、ナイフエッジの刃先稜線の設定位置が異なる2
つのシュリーレン画像に用いて、画像内の任意の一要素
の密度を積分の基準値として与えることにより、それぞ
れの画像での数値処理結果を相互に受け渡しして、画像
全領域の密度を算出することを特徴とするシュリーレン
画像のディジタル処理方法。 3、測定部流路の両側に配置されるレンズと、その一方
側からレンズを通して測定部に光を入れる有限長さの光
源と、測定部を通して光源と反対側に位置し、この光源
の像を結ぶ位置に置かれるナイフエッジと、ナイフエッ
ジ後方に設置され、測定部の像をスクリーン上に結ばせ
るレンズより構成されるシュリーレン計測方法または、
光源と光源からの光を集めるコンデンサレンズと、その
焦点位置に置かれるピンホール又はスリットと、ここか
ら光を凹面鏡へ反射するために置かれる平面鏡と、測定
部の両側に配置され、測定部に平行光線を入れる凹面鏡
と、測定部を通過して凹面鏡で反射された光を画像入力
装置側へ反射させる平面鏡と、凹面鏡の焦点位置に置か
れるナイフエッジとその後方に設置される画像入力装置
より構成されるシュリーレン計測方法または、光源と光
源からの光を集めるコンデンサレンズと、その焦点位置
に置かれるピンホール又はスリットと、ここからでた光
を測定部を通過したのちに、再び光源側に反射する凹面
鏡と、反射光の凹面鏡焦点位置に置かれたナイフエッジ
と、その後方に設置される画像入力装置より構成される
シュリーレン計測方法または、光源と光源からの光を集
めるコンデンサレンズと、その焦点位置に置かれるピン
ホール又はスリットと、ここからでた光を測定部を通過
したのちに、再び光源側に反射する凹面鏡が、凹面鏡の
中心位置に入射する光線と反射光線が同一線上を通過す
るように配置され、さらに、測定部とピンホール又はス
リット位置の間に置かれた半透明鏡によつて、凹面鏡か
らの反射光線が、光源と別な方向へ反射され、その反射
光線の凹面鏡焦点位置にナイフエッジが設置され、その
後方に画像入力装置が置かれることによつて構成される
シュリーレン計測方法において得られるシュリーレン画
像を、ナイフエッジを画像面に投影した場合のナイフエ
ッジ刃先稜線方向とそれに垂直方向の2つの方向で格子
分割して、格子線に囲まれた各要素について、シュリー
レン画像の輝度を、あらかじめ求められている較正曲線
によつて密度勾配の値に変換し、ナイフエッジの刃先稜
線に垂直な方向に並んだ各要素列について、要素列中の
任意の一要素の密度値を与え、この要素を基準として各
要素の密度勾配値をナイフエッジの刃先稜線に垂直な方
向に数値的に積分することにより、密度を算出し、これ
をナイフエッジの刃先稜線に垂直な方向の全要素列につ
いて行うことにより、シュリーレン画像の全領域におけ
る密度を求めることを特徴とするシュリーレン画像のデ
ィジタル処理方法。 4、ナイフエッジで光源の像を覆わない状態で、さらに
、測定部に流体を流さない状態で、画像入力装置に取り
込まれる凹部の輝度をカメラの最大出力に、また、測定
部の壁面もしくは物体位置に対応する暗部の輝度をカメ
ラの最小出力に設定し、このときのカメラの状態を固定
して、ナイフエッジを設置したときの測定部の輝度のカ
メラ出力値を、密度勾配が零のときの出力値とし、さら
にナイフエッジの設定位置をそのまま固定した状態で、
測定部に流体を流す。このとき、測定部は、あらかじめ
、計算等により、密度変化が既知となるような流路構成
とし、このときの計算による密度勾配と、カメラ出力値
を用いて、シュリーレンの濃淡画像を密度勾配値に変換
する較正曲線を作り、この較正曲線と、画像入力用のカ
メラの撮映条件とナイフエッジの設定位置を固定して、
測定対象物のシュリーレン計測を行うことを特徴とする
特許請求範囲第1項または第2項または第3項記載のシ
ュリーレン画像のディジタル処理方法。 5、シュリーレン画像の入力装置と画像処理装置を直接
、接続することによつて計測システムを構成したシュリ
ーレン計測装置において、シュリーレン画像の処理を行
うことを特徴とする特許請求範囲第1項または第2項ま
たは第3項または第4項記載のシュリーレン画像のディ
ジタル処理方法。
[Scope of Claims] 1. Lenses arranged on both sides of the measurement section flow path, a light source of finite length that enters light from one side through the lens into the measurement section, and a light source that passes through the measurement section and enters the measurement section on the opposite side from the light source. Position to,
A Schlieren measurement method comprising a knife edge placed at a position to focus the image of the light source, and a lens installed behind the knife edge to focus the image of the measuring section on a screen, or a light source and light from the light source. a condenser lens that collects the light, a pinhole or slit placed at its focal point, a plane mirror placed to reflect the light from there to a concave mirror, and a plane mirror placed on both sides of the measuring section to direct parallel rays into the measuring section. a concave mirror, a plane mirror that reflects light that has passed through the measuring section and reflected by the concave mirror toward an image input device, the knife edge placed at the focal position of the concave mirror, and an image input device installed behind it. A Schlieren measurement method consisting of a light source, a condenser lens that collects light from the light source, a pinhole or slit placed at its focal position, and the light emitted from this passes through a measurement section and then returns to A Schlieren measurement method comprising the concave mirror that reflects light toward the light source, a knife edge placed at the concave mirror focal point of the reflected light, and an image input device installed behind the knife edge, or a light source and the light from the light source. The condenser lens that collects the condenser lens, the long hole or slit placed at its focal position, and the concave mirror that reflects the light emitted from this lens back to the light source after passing through the measuring section, the light beam that enters the center position of the concave mirror and a semitransparent mirror placed between the measuring section and the pinhole or slit position so that the reflected light from the concave mirror passes in a direction different from the light source. A schlieren image is obtained by a schlieren measurement method in which a knife edge is installed at the concave mirror focus position of the reflected light beam, and an image input device is placed behind the knife edge. In this case, the knife edge is divided by a grid in two directions: the direction of the cutting edge ridge line and the direction perpendicular to it, and the area is divided into minute elements surrounded by the grid lines. Convert the brightness into a density gradient value using a calibration curve obtained in advance, take the coordinate in the direction perpendicular to the ridgeline of the knife edge cutting edge, and take the positive direction of the coordinate in the direction away from the cutting edge of the knife edge toward the space side, Furthermore, the numbers of the elements arranged perpendicular to the cutting edge line of the knife edge are numbered so that the element numbers increase sequentially in the positive direction of these coordinates, and the density value is given as the standard value for integration. For an element with a large element number, the average value of the density gradient value of that element and the density gradient value of the element with one smaller element number multiplied by the length of the side perpendicular to the knife edge edge line of the element of,
Find the density of an element by adding it to the density of the element whose element number is one smaller. Also, for elements whose element number is smaller than the element whose density value is given as an integration standard,
The average value of the density gradient value of that element and the density gradient value of the element whose element number is one larger, multiplied by the length of the side perpendicular to the knife edge edge line of the element, is the value of the element whose element number is one larger. A method for digitally processing a Schlieren image, characterized in that the density is calculated by subtracting the density from the density of the schlieren image. 2. A lens placed on both sides of the measurement section flow path, a light source of finite length that enters light from one side through the lens into the measurement section, and a light source located on the opposite side of the light source that passes through the measurement section and creates an image of this light source. A Schlieren measurement method consisting of a knife edge placed at a position where the knife is tied, and a lens placed behind the knife edge to focus an image of the measuring part on a screen, or
A light source, a condenser lens that collects the light from the light source, a pinhole or slit placed at its focal point, a plane mirror placed to reflect the light from there to the concave mirror, and a condenser lens placed on both sides of the measuring section. A concave mirror that lets parallel light rays in, a plane mirror that reflects the light that passes through the measuring section and is reflected by the concave mirror toward the image input device, a knife edge that is placed at the focal point of the concave mirror, and an image input device that is installed behind it. The Schlieren measurement method consists of a light source, a condenser lens that collects the light from the light source, a pinhole or slit placed at its focal position, and the light emitted from this passes through the measurement section and then returns to the light source side. A Schlieren measurement method consisting of a reflecting concave mirror, a knife edge placed at the concave mirror focal point of the reflected light, and an image input device installed behind it, or a light source and a condenser lens that collects the light from the light source, and its A pinhole or slit placed at the focal point and a concave mirror that reflects the light emitted from the pinhole or slit back to the light source after passing through the measuring section, the light ray that enters the center of the concave mirror and the reflected light pass on the same line. Furthermore, the reflected light from the concave mirror is reflected in a direction different from the light source by a semi-transparent mirror placed between the measuring part and the pinhole or slit position, and the reflected light is reflected from the concave mirror. A schlieren image obtained in a schlieren measurement method in which a knife edge is installed at the focal position and an image input device is placed behind it is calculated by projecting the knife edge onto the image plane. By dividing the grid in two directions, the direction and the direction perpendicular to it, the area is divided into minute elements surrounded by the grid lines.For each element surrounded by the grid lines, the brightness of the Schlieren image is determined in advance. Convert it to the density gradient value using the calibration curve, take the coordinate perpendicular to the knife edge cutting edge line, take the positive direction of the coordinate in the direction away from the knife edge cutting edge toward the space side, and then take the coordinate perpendicular to the knife edge cutting edge line. The elements arranged in the direction are numbered so that the element numbers increase sequentially in the positive direction of this coordinate, and some elements have larger element numbers than the elements whose density value is given as the reference value for integration. , the average value of the density gradient value of that element and the density gradient value of the element whose element number is one smaller, multiplied by the length of the side perpendicular to the knife edge edge line of the element, is calculated by the element number one smaller. The density of the element is calculated by adding it to the density of the element, and for an element whose element number is smaller than the element whose density value is given as an integration standard, the density gradient value of that element and the element whose element number is one larger are calculated. The method of calculating density is the same by subtracting the average value of the density gradient value multiplied by the length of the side perpendicular to the knife edge edge line of the element from the density of the element with one higher element number. The setting position of the cutting edge line of the knife edge is different with respect to the object to be measured 2
By using two Schlieren images and giving the density of any one element in the image as the reference value for integration, the numerical processing results for each image are exchanged and the density of the entire image area is calculated. A digital processing method for Schlieren images characterized by: 3. Lenses placed on both sides of the measurement section flow path, a light source of finite length that enters the measurement section through the lens from one side, and a light source located on the opposite side of the light source that passes through the measurement section and creates an image of this light source. A Schlieren measurement method consisting of a knife edge placed at a position where the knife is tied, and a lens placed behind the knife edge to focus an image of the measuring part on a screen, or
A light source, a condenser lens that collects the light from the light source, a pinhole or slit placed at its focal point, a plane mirror placed to reflect the light from there to the concave mirror, and a condenser lens placed on both sides of the measuring section. A concave mirror that lets parallel light rays in, a plane mirror that reflects the light that passes through the measuring section and is reflected by the concave mirror toward the image input device, a knife edge that is placed at the focal point of the concave mirror, and an image input device that is installed behind it. The Schlieren measurement method consists of a light source, a condenser lens that collects the light from the light source, a pinhole or slit placed at its focal position, and the light emitted from this passes through the measurement section and then returns to the light source side. A Schlieren measurement method consisting of a reflecting concave mirror, a knife edge placed at the concave mirror focal point of the reflected light, and an image input device installed behind it, or a light source and a condenser lens that collects the light from the light source, and its A pinhole or slit placed at the focal point and a concave mirror that reflects the light emitted from the pinhole or slit back to the light source after passing through the measuring section, the light ray that enters the center of the concave mirror and the reflected light pass on the same line. Furthermore, the reflected light from the concave mirror is reflected in a direction different from the light source by a semi-transparent mirror placed between the measuring part and the pinhole or slit position, and the reflected light is reflected from the concave mirror. Knife edge cutting edge ridge line direction when the knife edge is projected onto the image plane of the schlieren image obtained in the schlieren measurement method, which is configured by installing the knife edge at the focal position and placing an image input device behind it The luminance of the Schlieren image is converted into a density gradient value using a calibration curve determined in advance for each element surrounded by the grid lines, and the knife-edge For each row of elements arranged in the direction perpendicular to the edge of the knife edge, give the density value of any one element in the row of elements, and calculate the density gradient value of each element in the direction perpendicular to the edge of the knife edge using this element as a reference. A schlieren image characterized by calculating the density by numerically integrating , and calculating the density in the entire area of the schlieren image by performing this for all element rows in the direction perpendicular to the cutting edge line of the knife edge. digital processing method. 4. Without covering the image of the light source with the knife edge, and without flowing fluid into the measuring section, set the brightness of the concave captured by the image input device to the maximum output of the camera, and set the brightness of the recess taken into the image input device to the maximum output of the camera, and Set the brightness of the dark area corresponding to the position to the minimum output of the camera, fix the camera state at this time, and calculate the camera output value of the brightness of the measurement part when the knife edge is installed, when the density gradient is zero. With the output value of and the knife edge setting position fixed as it is,
Flow the fluid into the measuring section. At this time, the measurement unit configures the flow path so that the density change is known by calculation etc. in advance, and uses the density gradient calculated at this time and the camera output value to convert the schlieren gray image to the density gradient value. Create a calibration curve to convert to , fix this calibration curve, the camera shooting conditions for image input, and the knife edge setting position,
A method for digitally processing a Schlieren image according to claim 1, 2 or 3, characterized in that Schlieren measurement of an object to be measured is performed. 5. Claims 1 or 2, characterized in that schlieren image processing is performed in a schlieren measurement device in which a measurement system is configured by directly connecting a schlieren image input device and an image processing device. 4. A method for digitally processing a Schlieren image according to item 3 or 4.
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JP16401389A Pending JPH0329860A (en) 1989-06-28 1989-06-28 Method for digitally processing schlieren image

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JP (1) JPH0329860A (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0598404A (en) * 1991-10-02 1993-04-20 Furukawa Alum Co Ltd Manufacture of mg-containing aluminum alloy metal plate for forming

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JPH0598404A (en) * 1991-10-02 1993-04-20 Furukawa Alum Co Ltd Manufacture of mg-containing aluminum alloy metal plate for forming

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