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3차원 유동장 계측(particle image velocimetry; PIV) 시스템의 3차원 영상에서 입자의 위치값 최적화 방법에 있어서, 측정 체적을 복수의 하위 체적들로 분리하는 단계;복수의 카메라들로부터 각각 획득되는 입자들에 대한 영상들을 이용하여, 상기 측정 체적에 기반하여 상기 입자들의 3차원 위치값들을 검출하는 단계;상기 3차원 위치값들을 기반으로, 상기 입자들을 상기 하위 체적들의 각각으로 분류하는 단계; 상기 하위 체적들에 대해 깊이 방향에 따른 매핑 함수들을 각각 검출하는 단계; 및상기 매핑 함수들을 이용하여, 상기 입자들의 3차원 위치값들을 최적화하는 단계를 포함하고, 상기 매핑 함수들을 각각 검출하는 단계는, 상기 하위 체적들의 각각의 상기 분류된 입자들을 상기 카메라들의 각각에 투영하여, 상기 분류된 입자들의 각각에 대해 샘플링된 영상들을 획득하는 단계; 및상기 샘플링된 영상들의 평균 영상으로부터 상기 분류된 입자들에 대응하는 하위 체적에 대해 매핑 함수를 검출하는 단계를 포함하는, 입자의 위치값 최적화 방법
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제 1 항에 있어서, 상기 측정 체적을 상기 하위 체적들로 분리하는 단계는, 상기 카메라들의 각각으로부터 획득되는 2차원 영상에 대한 2차원 위치들을 기반으로, 상기 측정 체적에 대해 2차원 메쉬 형태의 위치점들을 설정하는 단계; 및상기 카메라들의 각각에 대한 측정 영역 내의 3차원 깊이 정보를 미리 정해진 간격에 따라 분리하여, 상기 측정 체적에 대해 3차원 메쉬 형태의 기준점들을 설정하는 단계를 포함하고,상기 하위 체적들은, 상기 위치점들과 상기 기준점들에 의해 정의되는, 입자의 위치값 최적화 방법
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제 1 항에 있어서, 상기 입자들의 상기 3차원 위치값들을 검출하는 단계는,상기 영상들에서 상기 입자들의 중심들을 각각 검출하는 단계;상기 카메라들 중 하나인 제 1 카메라의 중심 및 상기 제 1 카메라로부터 획득되는 영상에서 상기 입자들의 중심들 중 하나를 연결하는 선분을 정의하는 단계;상기 카메라들 중 다른 하나인 제 2 카메라에 상기 선분을 투영하여, 상기 제 2 카메라로부터 획득되는 영상에서 상기 선분으로부터 미리 정해진 범위 내의 입자를 검출하는 단계; 및상기 검출된 입자의 3차원 위치값을 검출하는 단계를 포함하는,입자의 위치값 최적화 방법
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제 3 항에 있어서, 상기 입자들의 상기 3차원 위치값들을 검출하는 단계는,상기 카메라들 중 나머지에 상기 검출된 입자를 투영하여, 상기 카메라들 중 나머지로부터 획득되는 적어도 하나의 영상에의 상기 검출된 입자의 존재 여부를 판단하는 단계;상기 검출된 입자가 존재하면, 상기 검출된 입자에 대해 상기 3차원 위치값을 결정하는 단계; 및상기 검출된 입자가 존재하지 않으면, 상기 검출된 입자 및 상기 3차원 위치값을 버리는 단계를 더 포함하는, 입자의 위치값 최적화 방법
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제 1 항에 있어서, 상기 분류된 입자들의 각각에 대해 상기 샘플링된 영상들을 획득하는 단계는,상기 카메라들로부터 획득되는 영상들에서 상기 분류된 입자들의 각각의 3차원 위치값을 중심으로 하는 미리 정해진 크기의 영역들을 샘플링하여, 상기 샘플링된 영상들을 획득하는,입자의 위치값 최적화 방법
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제 1 항에 있어서, 상기 분류된 입자들에 대응하는 하위 체적에 대해 상기 매핑 함수를 검출하는 단계는,상기 분류된 입자들에 대응하는 하위 체적에 대응하는 맵에 대해 상기 샘플링된 영상들을 중첩하여, 상기 평균 영상을 획득하는 단계; 및상기 평균 영상으로부터 상기 매핑 함수를 검출하는 단계를 포함하는,입자의 위치값 최적화 방법
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제 1 항에 있어서, 상기 매핑 함수들은,상기 입자들의 각각의 형상 및 밝기를 표현하도록, 하기 수학식과 같이 정의되는,여기서, p는 상기 입자들의 각각의 밝기를 나타내고, a, b 및 c는 상기 입자들의 각각의 형상을 표현하기 위한 타원의 방정식들을 각각 나타내는 계수들이고, x 및 y는 상기 카메라들의 각각에 대한 영상 좌표계를 나타냄
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제 1 항에 있어서, 상기 입자들의 3차원 위치값들을 최적화하는 단계는,상기 매핑 함수들의 각각에 대한 해를 구하여, 상기 하위 체적들의 각각에 대한 가우시안 필터를 검출하는 단계; 상기 가우시안 필터를 이용하여, 상기 카메라들로부터 획득되는 영상들에서 상기 입자들의 2차원 위치값들을 검출하는 단계; 및상기 2차원 위치값들을 기반으로, 상기 입자들의 3차원 위치값들을 검출하는 단계를 포함하는, 입자의 위치값 최적화 방법
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3차원 영상에서 입자의 위치값 최적화를 위한 3차원 유동장 계측 시스템에 있어서, 복수의 카메라들; 및 상기 카메라들과 연결되는 적어도 하나의 프로세서를 포함하고, 상기 프로세서는,측정 체적을 복수의 하위 체적들로 분리하고, 상기 카메라들로부터 각각 획득되는 입자들에 대한 영상들을 이용하여, 상기 측정 체적에 기반하여 상기 입자들의 3차원 위치값들을 검출하고, 상기 3차원 위치값들을 기반으로, 상기 입자들을 상기 하위 체적들의 각각으로 분류하고, 상기 하위 체적들에 대해 깊이 방향에 따른 매핑 함수들을 각각 검출하고, 상기 매핑 함수들을 이용하여, 상기 입자들의 3차원 위치값들을 최적화하도록 구성되고, 상기 프로세서는, 상기 하위 체적들의 각각의 상기 분류된 입자들을 상기 카메라들의 각각에 투영하여, 상기 분류된 입자들의 각각에 대해 샘플링된 영상들을 획득하고,상기 샘플링된 영상들의 평균 영상으로부터 상기 분류된 입자들에 대응하는 하위 체적에 대해 매핑 함수를 검출하도록 구성되는,3차원 유동장 계측 시스템
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제 9 항에 있어서, 상기 프로세서는,상기 카메라들의 각각으로부터 획득되는 2차원 영상에 대한 2차원 위치들을 기반으로, 상기 측정 체적에 대해 2차원 메쉬 형태의 위치점들을 설정하고, 상기 카메라들의 각각에 대한 측정 영역 내의 3차원 깊이 정보를 미리 정해진 간격에 따라 분리하여, 상기 측정 체적에 대해 3차원 메쉬 형태의 기준점들을 설정하도록 구성되고, 상기 하위 체적들은, 상기 위치점들과 상기 기준점들에 의해 정의되는, 3차원 유동장 계측 시스템
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제 9 항에 있어서, 상기 프로세서는,상기 영상들에서 상기 입자들의 중심들을 각각 검출하고, 상기 카메라들 중 하나인 제 1 카메라의 중심 및 상기 제 1 카메라로부터 획득되는 영상에서 상기 입자들의 중심들 중 하나를 연결하는 선분을 정의하고, 상기 카메라들 중 다른 하나인 제 2 카메라에 상기 선분을 투영하여, 상기 제 2 카메라로부터 획득되는 영상에서 상기 선분으로부터 미리 정해진 범위 내의 입자를 검출하고, 상기 검출된 입자의 3차원 위치값을 검출하고, 상기 카메라들 중 나머지에 상기 검출된 입자를 투영하여, 상기 카메라들 중 나머지로부터 획득되는 적어도 하나의 영상에의 상기 검출된 입자의 존재 여부를 판단하고, 상기 검출된 입자가 존재하면, 상기 검출된 입자에 대해 상기 3차원 위치값을 결정하고,상기 검출된 입자가 존재하지 않으면, 상기 검출된 입자 및 상기 3차원 위치값을 버리도록 구성되는,3차원 유동장 계측 시스템
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제 9 항에 있어서, 상기 프로세서는,상기 카메라들로부터 획득되는 영상들에서 상기 분류된 입자들의 각각의 3차원 위치값을 중심으로 하는 미리 정해진 크기의 영역들을 샘플링하여, 상기 샘플링된 영상들을 획득하는,3차원 유동장 계측 시스템
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제 9 항에 있어서, 상기 프로세서는,상기 분류된 입자들에 대응하는 하위 체적에 대응하는 맵에 대해 상기 샘플링된 영상들을 중첩하여, 상기 평균 영상을 획득하고,상기 평균 영상으로부터 상기 매핑 함수를 검출하도록 구성되는,3차원 유동장 계측 시스템
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제 9 항에 있어서, 상기 매핑 함수들은,상기 입자들의 각각의 형상 및 밝기를 표현하도록, 하기 수학식과 같이 정의되는,여기서, p는 상기 입자들의 각각의 밝기를 나타내고, a, b 및 c는 상기 입자들의 각각의 형상을 표현하기 위한 타원의 방정식들을 각각 나타내는 계수들이고, x 및 y는 상기 카메라들의 각각에 대한 영상 좌표계를 나타냄
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제 9 항에 있어서, 상기 프로세서는,상기 매핑 함수들의 각각에 대한 해를 검출하여, 상기 하위 체적들의 각각에 대한 가우시안 필터를 검출하고, 상기 가우시안 필터를 이용하여, 상기 카메라들로부터 획득되는 영상들에서 상기 입자들의 2차원 위치값들을 검출하고, 상기 2차원 위치값들을 기반으로, 상기 입자들의 3차원 위치값들을 검출하도록 구성되는,3차원 유동장 계측 시스템
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