Un nuevo algoritmo en la técnica de velocimetria por imágenes de partículas

Abstract

RESUMEN: La velocimetría por imágenes de partículas (PIV) es una técnica basada en el procesamiento digital de imágenes, la cual permite obtener, en forma indirecta, el campo de velocidades de un fluido en movimiento. El presente trabajo está dedicado al diseño e implementación de un nuevo algoritmo en la técnica de PIV, el cual mejora los resultados obtenidos con el algoritmo clásico al obtener con mayor exactitud y resolución espacial el campo de velocidades. El algoritmo propuesto está dividido en tres etapas: pre-procesamiento, procesamiento, y post-procesamiento. En la primera etapa se aplican técnicas de procesamiento de imágenes para mejorar las imágenes de entrada. En la etapa de procesamiento se aplica la correlación cruzada de imágenes en forma iterativa para distintas resoluciones de vectores, con el propósito de aumentar la calidad de resultados. Finalmente, en la tercera etapa, son validados los resultados de la etapa previa y los vectores incorrectos son sustituidos. Con el algoritmo propuesto se calcularon los campos de velocidad para diferentes tipos de flujo y se obtuvieron mejores resultados que con la mayoría de los sistemas existentes de su tipo. El algoritmo fue implementado en Matlab y se le agregó una interfaz gráfica para que el usuario pueda elegir las diferentes opciones de procesamiento.

ABSTRACT: Particle Image Velocimetry (PIV) is a non-intrusive technique to determine the flow velocity field by image processing. This work describes the design and implementation of a new PIV algorithm that improves the results obtained with the classic algorithm by getting a more exact velocity field with greater spatial resolution. The new algorithm is divided in three phases: pre-processing, processing and post-processing. In the first phase, the input images are enhanced by applying image processing techniques. In the processing phase, an iterative cross-correlation with different vector resolution is used to improve the quality of the results. Finally, in the post-processing phase, the results are validated and the incorrect vectors are substituted. Different fluid velocity fields were estimated with the proposed algorithm having obtained better results than most of the existing similar programs. The algorithm was implemented in Matlab with a graphic user interface to enable the choice of different processing options.