Результатом обработки экспериментальных данных должна быть вольтамперная характеристика ЭГД-течения, на которой обозначены области с различными режимами течения, и отдельные кадры, на которых эти режимы представлены.
1. Обработка видеокадров и построение поля скоростей ЭГД-течения.
Поле скоростей ЭГД-течения строится по последовательности видеокадров, полученной в эксперименте.
К настоящему времени имеется ряд оригинальных программ, которые позволяют с достаточно высокой степенью точности производить компьютерную обработку кадров ЭГД-течений. Обработка сводится к следующему: выбирается отдельная линия тока, представленная на фотографии набором штрихов. Для нее с помощью кривых Безье проводится аппроксимирующая кривая. В местах пересечения этой кривой со штрихами ставятся выбранным цветом маркирующие точки, которые несут в себе информацию о кинематических параметрах течения. Зная координаты маркирующих точек, можно определить компоненты скорости течения в местах расположения штрихов. Далее осуществляется аппроксимация зависимости компонент скорости от расстояния вдоль траектории, и их значения уточняются. Аналогичные действия выполняются для всех траекторий, имеющихся на фотографии. После этого информация суммируется, производится аппроксимация данных о распределении скорости на всю область течения.
Этот же метод позволяет обрабатывать видеозаписи ЭГД-течений. Для этого фильм раскладывается на отдельные кадры. В графическом редакторе производится наложение выбранных кадров друг на друга, в результате всё сводится к описанному выше. При этом достигается максимально возможная точность, но требуются значительные затраты времени.
В настоящее время используется иной подход для обработки экспериментальных данных. Его отличие от рассмотренных выше алгоритмов состоит в отказе от предварительной подготовки изображения в графическом редакторе, а так же в частичной автоматизации процесса обработки данных. Этот метод достаточно универсален и пригоден для обработки данных, как фото, так и видеосъемки, и реализован в программе EHD Reader, написанной студентами направления «Прикладные математика и физика» физического факультета СПбГУ.
Эта программа включает в себя два модуля, один из которых обеспечивает загрузку и преобразование графических файлов, ввод координат (с элементами прогнозирования и автоматического поиска), а также удаление неверно введённых точек (искаженных траекторий), а второй - аппроксимацию введенных данных, построение полей по отдельным точкам, графическое представление информации на экране. Используются также средства стандартных библиотек системы Matlab: Image Processing Toolbox, Spline Toolbox.
Программа работает с отдельными кадрами в форматах *.bmp, *jpg, *.gif, поэтому сделанные в эксперименте видеозаписи необходимо предварительно обработать, а именно «разложить» видеоряд на отдельные кадры. В экспериментальных установках используются видеокамеры с чересстрочной разверткой, у которых каждый кадр состоит из двух полукадров, записанных через строчку. Т.е. нечетные строки кадра составляют один полукадр, а четные строки – второй, записанный через 0.02 сек. после первого. Поэтому отдельные кадры можно разложить на полукадры, которые, после этого, удобно увеличить до размеров полного кадра. В этом случае получится последовательность полукадров, общее число которых в два раза больше, чем было кадров в исходной видеозаписи. Полученные кадры сохраняются как отдельные пронумерованные графические файлы. Особое внимание следует уделять тому, что одинаковые кадры не должны повторяться под разными именами.
Кроме разложения кадров на полукадры можно существует процедура совмещения полукадров, которая сводится к получению усредненного кадра из двух полукадров, но при этом заметно снижается контрастность изображения и изображение требует дополнительной обработки.
Уважаемый посетитель!
Чтобы распечатать файл, скачайте его (в формате Word).
Ссылка на скачивание - внизу страницы.