Echtzeitverfahren zur modellbasierten Rekonstruktion von Strömungsfeldern aus experimentell bestimmten Partikelsequenzen

Polina Kondratieva,  Joachim Georgii, Rüdiger Westermann
Computer Graphics and Visualization Group, Technische Universität München, Germany

Background

In dieser Arbeit wird ein Verfahren zur Verbesserung der Rekonstruktion von Vektorfeldern aus 2D-Partikelsequenzen vorgestellt. Dieses Verfahren integriert a priori Wissen um die strömungsphysikalischen Eigenschaften der induzierten Strömungen in den Analyseprozess. Durch die Kombination klassischer Auswerteverfahren für PIV-Bildsequenzen mit einem modellbasierten Korrekturschritt basierend auf der numerischen Lösung der Navier-Stokes-Gleichungen wird die Qualität des rekonstruierten Feldes erheblich verbessert. Insbesondere eignet sich das Verfahren zur automatischen Beseitigung von Ausreißern, und es führt zu Verschiebungsfeldern, die den zugrundeliegenden Modellannahmen genügen. Das For-schungsprojekt ist im Kontext der Mikro-Fluidik angesiedelt und behandelt spezielle Biokon-vektionsvorgänge, die durch laminare, instationäre und wirbelbehaftete Strömungen charak-terisiert sind [Petermeier et al 2005, Hartmann et al 2006].

Rekonstruiertes Vektorfeld, Datensatz von H. Petermeier und A. Delgado 2006. a, b) reiner OF mit kleinem (1000) und großem (5000) Gewicht für den Regularisierungsterm c, d) nach einer und vier Iterationen des vorgeschlagenen Algorithmus.