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PDF, Deutsch Download (2MB) | Lizenz: Entwicklung eines Systems zur dreidimensionalen Particle Tracking Velocimetry mit Genauigkeitsuntersuchungen und Anwendung bei Messungen in einem Wind-Wellen Kanal von Garbe, Christoph Sebastian steht unter einer Creative Commons Namensnennung-Nicht kommerziell 3.0 Deutschland

Abstract

Die vorliegende Arbeit stellt ein neuartiges Verfahren der dreidimensionalen Particle Tracking Velocimetry vor. Durch die Erweiterung der existierenden zweidimensionalen Particle Tracking Velocimetry auf die dritte Raumdimension sind erstmals dreidimensionale Strömungsmessungen bei hoher räumlicher Auflösung mit lediglich zwei Kameras möglich. Der Schwerpunkt der Arbeit lag in der Entwicklung von Algorithmen zur Korrespondenzanalyse sowie der Kamerakalibrierung.

Die Genauigkeit aller Teilalgorithmen des Verfahrens wurde anhand von synthetischen und gemessenen Daten untersucht. Die Abhängigkeit der Kalibrierung von der Positionsgenauigkeit der gefundenen Kalibrierpunkte auf der Bildebene wurde untersucht. Die Stabilität der Kamerakalibrierung konnte durch einen neuen Algorithmus zur Merkmalsextraktion verbessert werden. Dabei konnten die Meßfehler auf die zugrundeliegende zweidimensionale Particle Tracking Velocimetry zurückgeführt werden. Abschließend wurde das Verfahren an Strömungsmessungen im Heidelberger Wind-Wellenkanal eingesetzt. =============================

This thesis presents a novel approach to the area of three dimensional particle tracking velocimetry. In extending existing algorithems for two dimensional particle tracking velocimetry to the third spatial dimension, it becomes feasible for the first time to measure three dimensional flow fields with high spatial accuracy by employing two cameras only. The work of this thesis was mainly focussed on the development of algorithms for correspondence detection and camera system calibration.

The accuracy of each step constituting the algorithem was determined using synthetical as well as real world data. The dependence of the quality of the calibration on the accurate determination of the position of the calibration marks on the image plane has been analyzed. Hence it was possible to enhance the precision of the three dimensional particle tracking velocimetry based on the two dimensional counter part. Finally the technique was deployed in the wind/wave facility of the department of environmental physics.