新製品情報

FtrPIV-Stereo

本システムは、2台のカメラのステレオ配置を利用して、レーザシート光内の速度3成分を計測するステレオPIVシステムです。

特徴

FtrPIV-Stereoシステムは、逆投影原理の採用により、2成分PIV計測から3成分ステレオPIV計測へとシームレスに拡張できます。2種類のカメラ校正アルゴリズムを搭載し、像歪みの大きな流場など、これまで計測が困難とされていた流場の計測が可能です。多断面3次元計測、複合同期計測、実機試験計測などへの展開が可能です。

ハードウェアの特徴

多様な光源とカメラが選択できる柔軟性を有することにより流れを効率的に可視化し、計測目的に合致した最適なステレオPIVシステムが構成できます。お客さまの機器を利用してのシステム構築も可能です。

ソフトウェアの特徴

FtrPIVは、シンプルな操作性を有する信頼性の高いPIVソフトウェアです。完全自社開発により低価格を実現し、個別カスタマイズにも対応いたします。独自開発の解析エンジンが高速演算を可能にします。逆投影原理の採用により、2成分PIV計測から3成分ステレオPIV計測へとシームレスに拡張できます。2種類のカメラ校正アルゴリズムを搭載し、象歪みの強い流れ場の計測が可能です。

ハードウェア

200万画素高精細PIVカメラ（同期計測機能付き）2台
ダブルパルスNd:YAGレーザ
パルス制御装置
照明用光学系
カメラ校正機構
ホストPC

ソフトウェア

入力画像：BMP、TIFF、AVI（非圧縮）
カメラ校正：幾何光学モデル、ダイレクトマッピング
前処理：背景減算、マスク処理
PIV演算：直接相互相関法（高速演算）
過誤ベクトル排除：メディアンフィルタ
サブピクセル補間：ガウシアン補間
速度計測：瞬時速度ベクトル(u,v,w)、渦度、流線など
補間演算：内挿補間
統計量解析：平均速度、乱れ度、レイノルズ応力など
データ出力：専用バイナリ、テキスト

FtrPIV-Stereo
ソフトウェア使用例1（PIV演算）

FtrPIV-Stereo
ソフトウェア使用例2（逆投影演算）

注1　動作OS：WindowsXP Professional
注2　画像取り込み機能：専用ソフト（FtrCAM）により各種計測カメラからの画像取り込みやVSD1000ディレイジェネレータとリンクさせることにより各種計測用カメラからの画像取り込み、パルス照明のタイミングコントロール、イベント同期撮影が可能です。
注3　技術サポート：専門スタッフによる初回計測や受託計測のサポートをご提供します（オプション）。
注4　本ソフトウェアは、ステレオPIV機能やPTV機能をアドオン可能なPIV統合ソフトウェアです。

計測例

ベクトル出力A（X-Y断面）

ベクトル出力B（X-Z断面）

ベクトル出力C（Y-Z断面）

「カメラ校正」における「幾何光学カメラモデル」と「ダイレクトマッピング」

シート光の面外速度成分を含む、速度3成分の計測を行う際に、カメラ校正は避けて通れない課題です。カメラ校正とは、3次元物理座標と2次元画像座標の対応関係を校正する手続きで、「幾何光学カメラモデル」と「ダイレクトマッピング」2通りのカメラ校正手法があります。FTRがご提供する3成分計測システムは、写真測量分野で十分に実績がある信頼性の高い「幾何光学カメラモデル」と複雑な流路形状など像歪みの強い粒子画像の適用性に優れた「ダイレクトマッピング」の2通りのカメラ校正を適宜選択して利用可能です。

FtrPIV- Stereoはステレオ撮影カメラ配置として「角度オフセット」、「レンズオフセット」、「Scheiｍflug配置」の全てが行えます。流れ場に適したカメラ配置を選択して頂くことが可能で、条件に応じたフレキシブルな選択を可能にいたしました。

(a) 角度オフセット
angular offset

(b) レンズオフセット
lens offset

「逆投影」と「照明位置ずれの補正」

FtrPIV-Stereoは、2台のカメラで撮影された粒子画像をシート光位置に定義した仮想面に逆投影することを特徴とします。同時刻のステレオ画像を逆投影すると、粒子像は画像上の同じ位置に逆投影されるため、このことを利用して後述する「照明位置ずれの補正」を行うことが可能になります。

逆投影画像を用いることのメリットはステレオ画像において同一範囲の検査窓から速度3成分を再構築できること、2成分PIVと全く同じ粒子画像解析手順を採ることができることです。

シート光位置に定義した仮想面はz=0mmと仮定していますが、実際の撮影ではz=0mmの位置と仮想面の位置には僅かなずれが生じます。 FtrPIV-Stereoでは、このずれを補正する機能があり、照明位置ずれの補正と呼んでいます。本機能は、カメラ校正により得られたカメラパラメータに基づき、左右ペアの画像を逆投影し、左右の逆投影画像の粒子の差異を視覚的に確認しながら行います。