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칼만 와류(渦流) 영상을 이용한 속도장 추정
Velocity Field Estimation using Karman Vortex Images 원문보기

한국정보통신학회논문지 = Journal of the Korea Institute of Information and Communication Engineering, v.22 no.10, 2018년, pp.1327 - 1333  

김형권 (Department of Computer Engineering, Kyung-Sung University) ,  김진우 (Department of Information and Communication Engineering, Kyung-Sung University)

초록
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수치 해석은 유동 경로를 공식화할 필요가 없다는 장점으로 경로 설계와 같은 시뮬레이션 분석에 유용하다. 그러나 유체의 완전한 물리적 매개 변수와 경계 조건을 알고 있어야 한다. 그중 하나라도 알 수 없는 경우, 계산이 불가능해 지거나, 수렴되더라도 결과의 신뢰성이 낮아진다. 따라서 유동 정보를 보다 정확하게 획득하는 방법이 요구된다. 본 논문은 수로 내의 염료의 이동에 수반되는 영상 명도의 변화를 기반으로 영상 정보 및 속도장의 구속식을 이용하여 염료의 속도장을 추정하는 기법을 제시한다. 구속식은 속도장 추정 시에 발생하는 오류를 최소화하기 위해서 안정화 항을 추가했다. 본 논문은 카르만 와류의 생성 이미지와 실제 영상을 대상으로 제안 수법의 효율성을 보인다.

Abstract AI-Helper 아이콘AI-Helper

Numerical analysis has the advantage that no actual flow pathways need to be formulated, making this technique especially useful for simulation analysis such as pathway design. However, it does require that the complete physical parameters of the fluid and the complete boundary conditions be known. ...

주제어

AI 본문요약
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문제 정의

  • 본 논문에서는 유체의 유동영상을 촬영한 실영상계열에 유체와 경로에 대한 지식과 속도장의 안정화 항을 사용하여 유동을 보간함으로써 시공간적 해상도와 추정의 신뢰성을 나타낸다.
  • 본 논문에서는 컴퓨터 비전의 관점에서 와류의 정보를 지닌 유체 영상계열로부터 속도장을 추정하는 기법을 제안하였다. 제안 기법에서는 속도장의 안정화 항을 고려한 영상 간의 시간 시퀀스를 조절하여, 보다 신뢰성 있는 속도장을 얻는 것을 목적으로 하였다.
  • 각 시각에 의한 각 점의 속도는 직선으로 근사할 수 있지만, 직선의 경사는 유지되는 것이 바람직하다. 본 논문은 각 영상 간의 시간 간격을 보정하는 것으로 각 점에 의한 속도, 즉 구속 직선의 기울기를 가급적 일정하도록 보정하였다. 시간 간격의 보정계수 α(t)를 도입한 평가함수를 식(3)에 나타낸다.
  • 본 논문에서는 컴퓨터 비전의 관점에서 와류의 정보를 지닌 유체 영상계열로부터 속도장을 추정하는 기법을 제안하였다. 제안 기법에서는 속도장의 안정화 항을 고려한 영상 간의 시간 시퀀스를 조절하여, 보다 신뢰성 있는 속도장을 얻는 것을 목적으로 하였다.

가설 설정

  • 실제 유체영상은 시간경과에 따른 그 속도가 변화하지만 본 논문에서는 각 점을 통과하는 순간에 농도는 보존되어 있다고 가정한다.
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질의응답

핵심어 질문 논문에서 추출한 답변
컴퓨터 비전 분야에서 이미지 시퀀스로부터 광학적 유동을 추정할 수 있는 기법으로 어떤 것이 제안되는가? 컴퓨터 비전 분야에서 이미지 시퀀스로부터 광학적 유동을 추정할 수 있는 기법으로는 크게 상호상관법, 국부 위상법, 그리고 Gradient법의 세 가지 주용 접근 방법이 제안되고 있다. 상호상관법[3,4,5]에서는 대상 창에서 물체 모양이 보존되는 것으로 가정한다.
이미지 정보를 사용 하여 유동을 추정하는 것의 이점은 무엇인가? 이것은 두 가지의 주요 이점이 있다. 첫 번째는 데이터를 신속하게 얻을 수 있으며, 저비용으로 측정가능하다. 두 번째는 센서의 삽입이 불가능한 고온 또는 고압 유체와 같은 조건에서도 유동 정보를 포착할 수 있다는 장점을 가지고 있다.
수치 해석의 장점은 무엇인가? 그러나 이러한 기술은 특정 분야에서 독립적으로 진행되었으며, 통합의 시도는 거의 이루어 지지 못하였다. 수치 해석은 실제 유동 경로를 공식화할 필요가 없다는 장점이 있어서 경로 설계와 같은 시뮬레이션 분석에 특히 유용하다. 그러나 유체의 완전한 물리적 매개 변수와 완전한 경계 조건을 알고 있어야 한다.
질의응답 정보가 도움이 되었나요?

참고문헌 (13)

  1. H. J. Kim, and J. H. Park, "Robust Dynamic Projection Mapping onto Deforming Flexible Moving Surface-like Objects," Asia-pacific Journal of Multimedia Services Convergent with Art, Humanities, and Sociology, vol. 7, no. 6, pp. 897-906, Jun. 2017. 

  2. D. W. Kim, "Moving Object Extraction Using Spatio-Temporal Difference," Journal of the Korea Institute of Information and Communication Engineering, vol. 6, no. 8, pp. 1319-1324, Dec. 2002. 

  3. K. K. Yu, S. J. Kim, and D. S. Kim, "Measurement of Two-Dimensional Velocity Distribution of Spatio-Temporal Image Velocimeter using Cross-Correlation Analysis," J. Korea Water Resources Association, vol. 47, no. 6, pp. 537-546, Jun. 2014. 

  4. W. M. Muhammad, A. K. Bushra, "Cross Correlation Velocity Measurement of Multiphase Flow," International Journal of Science and Research, vol. 4, no. 2, pp. 802-807, Feb. 2015. 

  5. C. Christian, and C. J. Kahler, "Cross-correlation or tracking-comparison and discussion," 16th International Symposium on Applications of Laser Techniques to Fluid Mechanics, Lisbon: Portugal, pp. 9-12, Jul. 2012. 

  6. D. J. Fleet, and A. D. Jepson, "Computation of component image velocity from local phase information ," International Journal of Computer Vision, vol. 5, no. 1, pp. 77-104, Aug. 1990. 

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  8. B. Mostofian, C. M. Cai, M. D. Smith, L. Petridis, X. Cheng, C. E. Wyman and J. C. Smith, "Local Phase Separation of Co-solvents Enhances Pretreatment of Biomass for Bioenergy Applications," Journal of the American Chemical Society, vol. 138, no. 34, pp. 10869-10878, Aug. 2016. 

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  13. W. Gong, X. Zhang, J. Gonzalez, A. Sobral, T. Bouwmans, C. Tu, and E. Zahzah, "Human Pose Estimation from Monocular Images: A Comprehensive Survey," Sensors, vol. 16, no. 12, pp. 1-39, Dec. 2016. 

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