Алгоритмы обработки изображений камеры светового поля и их применение для оптической диагностики потоков
Серёдкин А.В., Токарев М.П.

Применение современных оптико-электронных приборов расширяет возможности исследований в области экспериментальной механики жидкостей. Методы вычислительной фотографии за счет использования основанных на ней устройств постепенно проникают в различные области науки и техники. Камера светового поля может использоваться для регистрации трехмерных распределений скорости в потоках жидкости и газа там, где расположение нескольких панорамных оптических сенсоров затруднено за счет ограничения оптического доступа и вибраций. В работе исследованы возможности пленоптической системы, состоящей из доступной на рынке промышленной камеры светового поля применительно для диагностики течений жидкости и газа. Предложен и протестирован новый программный алгоритм для вычисления карты глубины регистрируемой измерительной области. Согласно полученным результатам, пространственное разрешение метода по глубине при использовании 11 мегапиксельного сенсора достигает 1/40 от глубины резкости оптической системы. Указанный метод был использован для измерения 3D-полей скорости турбулентной струи внутри щелевого канала по всей его глубине. В будущем количество задач, в которых целесообразно использование пленоптических устройств с высоким пространственным разрешением, будет расти.

Ключевые слова: алгоритм программной перефокусировки, вычисление карты глубины, камера светового поля, пленоптическая система, оптическая дианостика потоков, PIV (Particle Image Velocimetry), PTV (Particle Tracking Velocimetry).

Название статьи, аннотация и ключевые слова на английском языке

  • Серёдкин А.В. – Новосибирский государственный университет, физический факультет, ул. Пирогова, 2, 630090, г. Новосибирск; инженер, e-mail: sasha7-93@mail.ru
  • Токарев М.П. – Институт теплофизики им. С.С. Кутателадзе СО РАН (ИТ СО РАН), просп. Лаврентьева, 1, 630090, г. Новосибирск; ст. науч. сотр., e-mail: mtokarev@itp.nsc.ru