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LSPIV 적용시 물표면과 카메라 사이의 촬영각도에 따른 상관계수의 변화양상 분석 게시글의 제목, 학술지명, 저자, 발행일, 작성내용을 보여줌
LSPIV 적용시 물표면과 카메라 사이의 촬영각도에 따른 상관계수의 변화양상 분석
학술지명 대한토목학회 저자 김영성,양재린
발표일 2007-10-11

일반적으로 LSPIV의 이미지 프로세싱 알고리즘은 PIV와 거의 동일하나 LSPIV는 이의 적용이 주로 일반 하천 현장이기 때문에 PIV의 적용시와 같이 최적의 실험조건을 만들기가 힘들다. 따라서 LSPIV의 적용시에는 몇 가지 사항에 대한 고려가 필요하다. 일반하천에서 대규모 흐름장의 해석을 하는 경우 정사투영에 의한 이미지 촬영이 불가능하므로 비정사투영에 의해 이미지를 촬영하게 되는데 이때 원근감에 의해 이미지가 왜곡되어 촬영되므로 이러한 왜곡을 제거하는 절차가 추가되며, 조명(illumination)과 입자뿌리기(seeding)의 경우, PIV 적용시에는 실내조건에서 최상의 조건으로 조정이 가능하나 LSPIV는 주어진 자연조건하에서 적용해야 하기 때문에 이에 대한 조정이 필요하다. 일반적으로 하천에서 LSPIV의 적용시에는 유속이나 유량을 측정하고자 하는 구역이 촬영되는 이미지 안에 들어올 수 있도록 카메라의 촬영각도나 카메라의 높이를 조정하게 된다. 카메라의 광축과 촬영되는 물표면과 직각을 이루는 것이 이미지의 왜곡으로 인한 영향을 줄일 수 있겠으나 현장에서는 불가피하므로 사각으로 촬영하게 된다. 이러한 사각으로 이미지 촬영시 유속산정을 위해 계산하는 상관계수장 (correlation fields)에 미치는 영향을 조사하였다. 
본 연구에서는 카메라의 두 가지 촬영각도를 변화시키면서 실시되었다. 첫 번째로는 카메라는 흐름방향에 수직인 평면상에서 카메라와 흐름장 사이의 각도를 변경시키면서 (카메라의 위치 1, 2, 3, 4) 상관계수도의 변화양상을 분석하였고, 두 번째로는 흐름장과 평행하고 카메라의 위치 2번을 지나는 평면상에서 카메라의 위치를 변경시키면서 (카메라의 위치 5, 6, 7, 8, 9) 상관계수도의 변화양상을 분석하였다. 두 번째의 경우는 카메라의 광축과 흐름의 방향사이의 각도를 변경시킬 경우, 그에 따른 상관계수도의 영향을 파악하였다. 흐름방향에 수직인 평면상에서 카메라의 촬영 각도를 90, 40, 25, 15°로 변화시키면서 상관도의 변화를 살펴본 결과 상관계수의 최대값 발생지점은 거의 동일 하였다. 이는 촬영각도가 10° 이하의 너무 작은 각도가 아닌 경우에는 유속측정에 있어서 큰 오차로 작용하지 않는다는 것을 의미한다. 하지만 상관도의 모양은 촬영각도가 줄어듬에 따라서 원에서 점차 타원형으로 바뀌고 있음이 파악되었다. 이는 촬영각도가 줄어들면 이미지의 왜곡이 증가되고 이를 변환하는 과정에서 발생하는 것으로 판단된다. 카메라와 흐름사이의 각도를 40°로 유지한 상태로 카메라와 흐름방향 사이의 각도를 변화시키면서 상관도의 변화를 분석한 결과 상관계수의 최대값 발생위치가 동일한 지점으로 나타나고 있었다. 이는 카메라와 흐름방향 사이 각도는 LSPIV 이미지 프로세싱에 있어서 오차를 크게 발생시키지 않음을 의미한다. 
카메라의 광축과 흐름장사이의 각도가 15~90° 사이에서는 상관도가 가르키는 최대 상관계수의 발생지점이 거의 일치하였다. 또한 카메라의 광축과 흐름방향의 각도는 최대 상관계수의 발생지점에는 거의 영향을 미치지 않음을 파악하였다. 이러한 결과는 현장에서 LSPIV의 적용시 카메라의 광축과 흐름평면사이의 각도가 10° 이하의 각도가 되지 않는다면 흐름장 해석에는 큰 오차를 발생시키지 않음을 의미한다. 

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