JPH11326008A - 流体中の粉体の３次元空間分布の立体像および当該分布の３次元移動速度分布の簡易再構築装置 - Google Patents
流体中の粉体の３次元空間分布の立体像および当該分布の３次元移動速度分布の簡易再構築装置Info
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Abstract
(57)【要約】
【課題】粉体の空間移動のように短時間の連続的な現象
に追従し、処理時間が短く、記録媒体も少量とすること
ができる粉体の空間分布の立体像の簡易再構築と、粉体
移動速度分布を簡易に構築する 【解決手段】複数の位置よりそれぞれ発生させた平行光
線を粉体が位置する可視化領域に導き透過させる投影手
段αと、投影手段αにより投影する投影像を撮影し画像
処理する投影像画像処理手段βと、可視化領域内のすべ
ての領域について，任意の座標の粉体濃度分布を、前記
投影像画像処理手段βで得られた同時刻における複数デ
ータに基づき、当該座標の粉体濃度分布を投影座標成分
の関数として求め再構築する３次元空間分布の立体像構
築手段γと、上記立体像構築手段γを連続した２時刻で
行い、２時刻分の粉体空間分布の各相互相関をベクトル
値の分布で表す粉体移動速度分布構築手段δとからなる
ことを特徴とする。
に追従し、処理時間が短く、記録媒体も少量とすること
ができる粉体の空間分布の立体像の簡易再構築と、粉体
移動速度分布を簡易に構築する 【解決手段】複数の位置よりそれぞれ発生させた平行光
線を粉体が位置する可視化領域に導き透過させる投影手
段αと、投影手段αにより投影する投影像を撮影し画像
処理する投影像画像処理手段βと、可視化領域内のすべ
ての領域について，任意の座標の粉体濃度分布を、前記
投影像画像処理手段βで得られた同時刻における複数デ
ータに基づき、当該座標の粉体濃度分布を投影座標成分
の関数として求め再構築する３次元空間分布の立体像構
築手段γと、上記立体像構築手段γを連続した２時刻で
行い、２時刻分の粉体空間分布の各相互相関をベクトル
値の分布で表す粉体移動速度分布構築手段δとからなる
ことを特徴とする。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】この発明は、粉体などの濃度
分布の立体像の簡易再構築装置に関し、詳細には複数方
向からの平行光線の透過光による像をCCDカメラ等を用
いて撮影し、粉体等の瞬間的な濃度分布および当該分布
の３次元移動速度分布を簡易的に立体構成する粉体分布
の立体像の簡易再構築装置に関する。
分布の立体像の簡易再構築装置に関し、詳細には複数方
向からの平行光線の透過光による像をCCDカメラ等を用
いて撮影し、粉体等の瞬間的な濃度分布および当該分布
の３次元移動速度分布を簡易的に立体構成する粉体分布
の立体像の簡易再構築装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来より、物体表面および物体内部構造
の空間分布の立体像および当該分布の３次元移動速度分
布の再構築装置が提案されている。この物体表面および
物体内部構造の空間分布の立体像を再構築することに関
する技術は、例えば、（１）CT法として知られるよう
に、例えば点光源とセンサーの列を可視化領域の回りに
配置し、投影像に再構成関数を畳み込み演算し、逆投影
して原画像を再構成する方法、すなわち、投影像に‘逆
投影すると無関係な座標の値が打ち消し合うような関
数’を掛けて積分する（投影方向の数だけ総和をとる）
方法（Ｈｏｕｎｓｆｉｅｌｄ（１９６７年ころ）：以
下、「先行技術例１」という）（２）光切断法として知
られるように、「静止スリット光源の照射光軸を境にそ
の両側から静止スリット光の交差する走査スリット光を
測定対象物に照射することにより，対象物を広範囲に撮
像して，スリット画像の合成を容易かつ精度良く行う」
ことを目的とし、「基準レーザから静止スリット光であ
る基準スリット光が測定対象物に照射される。この時，
基準レーザからの基準スリット光による測定対象物上の
基準光切断線は右側ＣＣＤカメラ及び左側ＣＣＤカメラ
により撮像される。撮像された基準光切断線６は画像プ
ロセツサにより画像イメージの基準シリンダ画像として
画像処理される。そして，画像プロセッサは，基準スリ
ット画像の各画像イメージ上における位置を検出し，こ
の位置データを画像メモリに格納する」する方法（特開
平４−４２０１０号公報：以下、「先行技術例２」とい
う）等がある。
の空間分布の立体像および当該分布の３次元移動速度分
布の再構築装置が提案されている。この物体表面および
物体内部構造の空間分布の立体像を再構築することに関
する技術は、例えば、（１）CT法として知られるよう
に、例えば点光源とセンサーの列を可視化領域の回りに
配置し、投影像に再構成関数を畳み込み演算し、逆投影
して原画像を再構成する方法、すなわち、投影像に‘逆
投影すると無関係な座標の値が打ち消し合うような関
数’を掛けて積分する（投影方向の数だけ総和をとる）
方法（Ｈｏｕｎｓｆｉｅｌｄ（１９６７年ころ）：以
下、「先行技術例１」という）（２）光切断法として知
られるように、「静止スリット光源の照射光軸を境にそ
の両側から静止スリット光の交差する走査スリット光を
測定対象物に照射することにより，対象物を広範囲に撮
像して，スリット画像の合成を容易かつ精度良く行う」
ことを目的とし、「基準レーザから静止スリット光であ
る基準スリット光が測定対象物に照射される。この時，
基準レーザからの基準スリット光による測定対象物上の
基準光切断線は右側ＣＣＤカメラ及び左側ＣＣＤカメラ
により撮像される。撮像された基準光切断線６は画像プ
ロセツサにより画像イメージの基準シリンダ画像として
画像処理される。そして，画像プロセッサは，基準スリ
ット画像の各画像イメージ上における位置を検出し，こ
の位置データを画像メモリに格納する」する方法（特開
平４−４２０１０号公報：以下、「先行技術例２」とい
う）等がある。
【０００３】また流体の２次元移動速度分布の平面像を
再構築することに関する技術は、例えば、（３）「気液
混相流れ場において液速度の計測を行うことができるよ
うにすること」を目的として「硫化亜鉛粒子、または硫
化亜鉛を表面にコーティングした粒子をトレーサ粒子と
して気液混相流れ場に混入するとともに、近紫外線領域
の波長のパルスレーザ光を照射して上記トレーサ粒子か
らルミネセンスによる蛍光を発するようにするととも
に、上記トレーサ粒子の発する蛍光のみを画像化するよ
うにし、上記画像化により得られた画像から上記トレー
サ粒子の移動速度を算出することにより、気液混相流れ
場の液速度計測」を行う方法（特開平７−６３６４２号
公報：以下、「先行技術例３」という）（４）「粒子径
２ｍｍ以下１０μｍ以上の粒子を混入した流体中にレー
ザ光を光シート状に２次元的に広げて連続的に照射する
ことにより，流れ場を可視化して，定量的に流れ場の物
理量を求めること」を目的とし、「微細粒子を混入した
液体中の粒子がレーザシート面を通過する時に散乱若し
くは螢光した光をシート面と直交する方向からＣＣＤカ
メラにて撮影し，この粒子の散乱光または螢光をカメラ
を介して記録媒体に録画し，画像情報から粒子の速度に
応じた時間間隔で時刻乃至６時刻分のフィールド情報を
取り出す。そして，これらの情報を夫々画像処理するこ
とによつて流れ領域を一度に可視化し，流体の速度や流
れ関数等の物理量を測定する」方法（特許１９１２５３
３号公報：以下、「先行技術例４」という）などがあ
る。
再構築することに関する技術は、例えば、（３）「気液
混相流れ場において液速度の計測を行うことができるよ
うにすること」を目的として「硫化亜鉛粒子、または硫
化亜鉛を表面にコーティングした粒子をトレーサ粒子と
して気液混相流れ場に混入するとともに、近紫外線領域
の波長のパルスレーザ光を照射して上記トレーサ粒子か
らルミネセンスによる蛍光を発するようにするととも
に、上記トレーサ粒子の発する蛍光のみを画像化するよ
うにし、上記画像化により得られた画像から上記トレー
サ粒子の移動速度を算出することにより、気液混相流れ
場の液速度計測」を行う方法（特開平７−６３６４２号
公報：以下、「先行技術例３」という）（４）「粒子径
２ｍｍ以下１０μｍ以上の粒子を混入した流体中にレー
ザ光を光シート状に２次元的に広げて連続的に照射する
ことにより，流れ場を可視化して，定量的に流れ場の物
理量を求めること」を目的とし、「微細粒子を混入した
液体中の粒子がレーザシート面を通過する時に散乱若し
くは螢光した光をシート面と直交する方向からＣＣＤカ
メラにて撮影し，この粒子の散乱光または螢光をカメラ
を介して記録媒体に録画し，画像情報から粒子の速度に
応じた時間間隔で時刻乃至６時刻分のフィールド情報を
取り出す。そして，これらの情報を夫々画像処理するこ
とによつて流れ領域を一度に可視化し，流体の速度や流
れ関数等の物理量を測定する」方法（特許１９１２５３
３号公報：以下、「先行技術例４」という）などがあ
る。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】図１０ａに示すとおり
従来は、上記（１）の先行技術例１のCT法として知られ
るように、放射状に光を発する点光源１とセンサーの列
２を可視化領域３の回りに配置し、投影像に再構成関数
を畳み込み演算し、逆投影して原画像を再構成する方法
や、図１０ｂに示す上記（２）先行技術例２の光切断法
として知られるように、走査スリット光４を測定対象物
５に照射することにより，対象物上の基準光切断線６を
ＣＣＤカメラ７により撮像し、撮像された基準光切断線
は画像プロセッサにより画像イメージとして画像処理す
る方法等があるが、装置が高価であること、あるいは、
粉体の空間移動のように１０ミリ秒程度の短時間の連続
的な現象を追従するには、電子ビームスキャンを用いた
ＣＴでも処理時間が最小で０．１秒以上であるため対応
できず、また記録媒体も大量に必要となってくること、
という問題があった。
従来は、上記（１）の先行技術例１のCT法として知られ
るように、放射状に光を発する点光源１とセンサーの列
２を可視化領域３の回りに配置し、投影像に再構成関数
を畳み込み演算し、逆投影して原画像を再構成する方法
や、図１０ｂに示す上記（２）先行技術例２の光切断法
として知られるように、走査スリット光４を測定対象物
５に照射することにより，対象物上の基準光切断線６を
ＣＣＤカメラ７により撮像し、撮像された基準光切断線
は画像プロセッサにより画像イメージとして画像処理す
る方法等があるが、装置が高価であること、あるいは、
粉体の空間移動のように１０ミリ秒程度の短時間の連続
的な現象を追従するには、電子ビームスキャンを用いた
ＣＴでも処理時間が最小で０．１秒以上であるため対応
できず、また記録媒体も大量に必要となってくること、
という問題があった。
【０００５】また、上記（３）（４）で示した先行技術
例３，４として示した、流体の２次元移動速度分布の平
面像を再構築する技術として、図１０ｃに示す如く、徴
細粒子を混入した流体８中にレーザ光を光シート状に２
次元的に広げて連続的に照射し、粒子がレーザシート面
９を通過する時に散乱若しくは螢光した光をシート面と
直交する方向からＣＣＤカメラ１０にて撮影し，この粒
子の散乱光または螢光をカメラを介して記録媒体に録画
し，画像情報から粒子の速度に応じた時間間隔で時刻乃
至６時刻分のフィールド情報を取り出し，これらの情報
を夫々画像処理することによつて流れ領域を一度に可視
化し，流体の速度や流れ関数等の物理量を測定するもの
であるが、装置が高価であること、また、高精度ではあ
るものの再構成できるのが２次元のデータにとどまるこ
と、さらに、粉体等によって照射光が弱まると、計測が
困難となる、という問題があった。
例３，４として示した、流体の２次元移動速度分布の平
面像を再構築する技術として、図１０ｃに示す如く、徴
細粒子を混入した流体８中にレーザ光を光シート状に２
次元的に広げて連続的に照射し、粒子がレーザシート面
９を通過する時に散乱若しくは螢光した光をシート面と
直交する方向からＣＣＤカメラ１０にて撮影し，この粒
子の散乱光または螢光をカメラを介して記録媒体に録画
し，画像情報から粒子の速度に応じた時間間隔で時刻乃
至６時刻分のフィールド情報を取り出し，これらの情報
を夫々画像処理することによつて流れ領域を一度に可視
化し，流体の速度や流れ関数等の物理量を測定するもの
であるが、装置が高価であること、また、高精度ではあ
るものの再構成できるのが２次元のデータにとどまるこ
と、さらに、粉体等によって照射光が弱まると、計測が
困難となる、という問題があった。
【０００６】本発明は、上記課題に鑑み、粉体の空間移
動のように１０ミリ秒程度の短時間の連続的な現象に追
従でき、簡易な構成で、安価に実現可能で、低精度では
あるものの３次元分布が再構成でき、さらに、粉体等に
よって照射光が多少弱まっても計測することができる流
体中の粉体などの３次元移動速度分布の簡易再構築装置
を提供することを目的とする。
動のように１０ミリ秒程度の短時間の連続的な現象に追
従でき、簡易な構成で、安価に実現可能で、低精度では
あるものの３次元分布が再構成でき、さらに、粉体等に
よって照射光が多少弱まっても計測することができる流
体中の粉体などの３次元移動速度分布の簡易再構築装置
を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】本発明者は、粉体の空間
移動のように１０ミリ秒程度の短時間の連続的な現象に
追従でき、処理時間が短く対応可能で、記録媒体も少量
とすることができる粉体の空間分布の立体像を簡易再構
築し、安価で実現可能で、低精度ではあるものの３次元
分布が再構成でき、さらに、粉体等によって照射光が多
少弱まっても計測することができる流体中の粉体の３次
元空間分布の立体像及び当該分布の３次元移動速度分布
の簡易再構築装置を提供するに際し、数値シミュレーシ
ョン等を用いて鋭意検討を重ねた結果、複数方向から平
行光線を可視化領域に導き透過させ、平行光線による投
影像としてCCDカメラ等により撮影した像を画像処理し
て得られた同時刻における複数の輝度の数値マトリック
スを用いて、可視化領域内のすべての領域について，任
意座標の粉体等の濃度分布を、複数の同時刻の数値マト
リックスの当該射影座標成分の関数Ｒとして求め再構成
することにより、安価で実現可能で、粉体の空間移動の
ように１０ミリ秒程度の短時間の連続的な現象に追従す
るため、処理時間が短く対応可能で、また記録媒体容量
も少量とすることができることを見出した。
移動のように１０ミリ秒程度の短時間の連続的な現象に
追従でき、処理時間が短く対応可能で、記録媒体も少量
とすることができる粉体の空間分布の立体像を簡易再構
築し、安価で実現可能で、低精度ではあるものの３次元
分布が再構成でき、さらに、粉体等によって照射光が多
少弱まっても計測することができる流体中の粉体の３次
元空間分布の立体像及び当該分布の３次元移動速度分布
の簡易再構築装置を提供するに際し、数値シミュレーシ
ョン等を用いて鋭意検討を重ねた結果、複数方向から平
行光線を可視化領域に導き透過させ、平行光線による投
影像としてCCDカメラ等により撮影した像を画像処理し
て得られた同時刻における複数の輝度の数値マトリック
スを用いて、可視化領域内のすべての領域について，任
意座標の粉体等の濃度分布を、複数の同時刻の数値マト
リックスの当該射影座標成分の関数Ｒとして求め再構成
することにより、安価で実現可能で、粉体の空間移動の
ように１０ミリ秒程度の短時間の連続的な現象に追従す
るため、処理時間が短く対応可能で、また記録媒体容量
も少量とすることができることを見出した。
【０００８】本発明は以上の知見に基づいてなされたも
のであって、その要旨とするところは、（１）複数方向
からの平行光線の透過光による像を撮影手段を用いて撮
影し、流体中の粉体の瞬間的な濃度分布を立体構成する
粉体分布の立体像の簡易再構築装置において、二以上の
位置よりそれぞれ発生させた平行光線を被検出物の粉体
が位置する可視化領域に導き透過させる投影手段と、投
影手段により投影する投影像を撮影し画像処理する投影
像画像処理手段と、可視化領域内のすべての領域につい
て，任意の座標の粉体濃度分布を、前記投影像画像処理
手段で得られた同時刻における複数の輝度の数値マトリ
ックスを用いて、当該座標の粉体濃度分布を投影座標成
分の関数として求め再構築する３次元空間分布の立体像
構築手段と、上記立体像構築手段を連続した２時刻で行
い、２時刻分の粉体空間分布の各相互相関をベクトル値
の分布で表す、粉体移動速度分布構築手段とからなるこ
とを特徴とする流体中の粉体の３次元空間分布の立体像
および当該分布の３次元移動速度分布の簡易再構築装置
であり、（２）前記（１）に記載の３次元空間分布の立
体像構築手段として、投影像画像処理手段により得られ
た像を画像処理して得られた同時刻における複数の輝度
の数値マトリックスＡ＝（Ａ（ｕ，ｋ）），Ｂ＝（Ｂ
（ｖ，ｋ）），Ｃ＝（Ｃ（ｗ，ｋ））…を用いて、可視
化領域内のすべての領域について，任意座標（ｉ，ｊ，
ｋ）の粉体等の３次元濃度分布Ｒ（ｉ，ｊ，ｋ）を、複
数の同時刻の数値マトリックスの当該射影座標成分Ａ
（ｕ，ｋ），Ｂ（ｖ，ｋ），Ｃ（ｗ，ｋ）…の関数Ｒ
（ｉ，ｊ，ｋ）＝ｆ（Ａ（ｕ，ｋ），Ｂ（ｖ，ｋ），Ｃ
（ｗ，ｋ）…），ただし、ｕ＝ｇ（ｉ，ｊ），ｖ＝ｈ
（ｉ，ｊ），ｗ＝ｍ（ｉ，ｊ）として求め再構成するこ
と、また、（３）可視化領域内のすべての領域につい
て，ある座標（ｉ，ｊ，ｋ）の粉体等の３次元移動速度
分布Ｖ（ｉ，ｊ，ｋ）を、前記（２）に記載の立体像構
築手段を連続した２時刻Ｔ１秒とＴ１＋ΔＴ秒で施し、
２時刻分の３次元空間分布の立体像の各部分の相互相関
が最大となるベクトル値Ｌ（ｉ，ｊ，ｋ）＝（Ｌ １，
Ｌ２，Ｌ３）を求め、ΔＴで除したベクトル値Ｖ（ｉ，
ｊ，ｋ）＝（Ｌ１／ΔＴ，Ｌ２／ΔＴ，Ｌ３／ΔＴ）の
分布として求め再構成すること、また、（４）前記
（１）での複数方向を、９０度回転した２方向とするこ
と、つまりＲ（ｉ，ｊ，ｋ）＝ｆ（Ａ（ｉ，ｋ），Ｂ
（ｊ，ｋ））とすること、また、（５）数値マトリック
スの当該座標成分の関数を、輝度の数値マトリックスの
当該射影座標成分の重みつき掛け算とすること、つまり
Ｒ（ｉ，ｊ，ｋ）＝（定数）×Ａ（ｉ，ｊ）×Ｂ（ｉ，
ｋ）とすること、また、（６）数値マトリックスの当該
座標成分の関数を、輝度の数値マトリックスの当該射影
座標成分の重みつき掛け算のべき乗とすること、また、
（７）平行光線を、Ｘ線ないしレーザー光とすること、
また、（８）２組のシュリーレン装置を用いて、同一可
視化領域に２方向から平行光線を導き透過させること、
また、（９）２組のシュリーレン装置を用いて、同一可
視化領域に２方向から平行光線を導き透過させ、密度分
布の投影像としてのシュリーレン像を用いて画像処理す
ること、また、（１０）複数の鏡を用いて、複数の平行
光線による像を、一つのカメラに撮影して、同時刻の画
像マトリックスを１画面に捉えること、また、（１１）
濃度分布に複数の極大値がある場合に発生するゴースト
像を判別し取り除くこと、つまりｋ断面における極大値
の座標として（ｉ１，ｊ１），（ｉ２，ｊ２），（ｉ
２，ｊ１），（ｉ１，ｊ２）の組に着目し、投影方向の
２等分線方向に対称な分布をしている１組をゴースト像
と判別し取り除くこと、を特徴とする流体中の粉体など
の３次元空間分布の立体像および当該分布の３次元移動
速度分布の簡易再構築装置にある。
のであって、その要旨とするところは、（１）複数方向
からの平行光線の透過光による像を撮影手段を用いて撮
影し、流体中の粉体の瞬間的な濃度分布を立体構成する
粉体分布の立体像の簡易再構築装置において、二以上の
位置よりそれぞれ発生させた平行光線を被検出物の粉体
が位置する可視化領域に導き透過させる投影手段と、投
影手段により投影する投影像を撮影し画像処理する投影
像画像処理手段と、可視化領域内のすべての領域につい
て，任意の座標の粉体濃度分布を、前記投影像画像処理
手段で得られた同時刻における複数の輝度の数値マトリ
ックスを用いて、当該座標の粉体濃度分布を投影座標成
分の関数として求め再構築する３次元空間分布の立体像
構築手段と、上記立体像構築手段を連続した２時刻で行
い、２時刻分の粉体空間分布の各相互相関をベクトル値
の分布で表す、粉体移動速度分布構築手段とからなるこ
とを特徴とする流体中の粉体の３次元空間分布の立体像
および当該分布の３次元移動速度分布の簡易再構築装置
であり、（２）前記（１）に記載の３次元空間分布の立
体像構築手段として、投影像画像処理手段により得られ
た像を画像処理して得られた同時刻における複数の輝度
の数値マトリックスＡ＝（Ａ（ｕ，ｋ）），Ｂ＝（Ｂ
（ｖ，ｋ）），Ｃ＝（Ｃ（ｗ，ｋ））…を用いて、可視
化領域内のすべての領域について，任意座標（ｉ，ｊ，
ｋ）の粉体等の３次元濃度分布Ｒ（ｉ，ｊ，ｋ）を、複
数の同時刻の数値マトリックスの当該射影座標成分Ａ
（ｕ，ｋ），Ｂ（ｖ，ｋ），Ｃ（ｗ，ｋ）…の関数Ｒ
（ｉ，ｊ，ｋ）＝ｆ（Ａ（ｕ，ｋ），Ｂ（ｖ，ｋ），Ｃ
（ｗ，ｋ）…），ただし、ｕ＝ｇ（ｉ，ｊ），ｖ＝ｈ
（ｉ，ｊ），ｗ＝ｍ（ｉ，ｊ）として求め再構成するこ
と、また、（３）可視化領域内のすべての領域につい
て，ある座標（ｉ，ｊ，ｋ）の粉体等の３次元移動速度
分布Ｖ（ｉ，ｊ，ｋ）を、前記（２）に記載の立体像構
築手段を連続した２時刻Ｔ１秒とＴ１＋ΔＴ秒で施し、
２時刻分の３次元空間分布の立体像の各部分の相互相関
が最大となるベクトル値Ｌ（ｉ，ｊ，ｋ）＝（Ｌ １，
Ｌ２，Ｌ３）を求め、ΔＴで除したベクトル値Ｖ（ｉ，
ｊ，ｋ）＝（Ｌ１／ΔＴ，Ｌ２／ΔＴ，Ｌ３／ΔＴ）の
分布として求め再構成すること、また、（４）前記
（１）での複数方向を、９０度回転した２方向とするこ
と、つまりＲ（ｉ，ｊ，ｋ）＝ｆ（Ａ（ｉ，ｋ），Ｂ
（ｊ，ｋ））とすること、また、（５）数値マトリック
スの当該座標成分の関数を、輝度の数値マトリックスの
当該射影座標成分の重みつき掛け算とすること、つまり
Ｒ（ｉ，ｊ，ｋ）＝（定数）×Ａ（ｉ，ｊ）×Ｂ（ｉ，
ｋ）とすること、また、（６）数値マトリックスの当該
座標成分の関数を、輝度の数値マトリックスの当該射影
座標成分の重みつき掛け算のべき乗とすること、また、
（７）平行光線を、Ｘ線ないしレーザー光とすること、
また、（８）２組のシュリーレン装置を用いて、同一可
視化領域に２方向から平行光線を導き透過させること、
また、（９）２組のシュリーレン装置を用いて、同一可
視化領域に２方向から平行光線を導き透過させ、密度分
布の投影像としてのシュリーレン像を用いて画像処理す
ること、また、（１０）複数の鏡を用いて、複数の平行
光線による像を、一つのカメラに撮影して、同時刻の画
像マトリックスを１画面に捉えること、また、（１１）
濃度分布に複数の極大値がある場合に発生するゴースト
像を判別し取り除くこと、つまりｋ断面における極大値
の座標として（ｉ１，ｊ１），（ｉ２，ｊ２），（ｉ
２，ｊ１），（ｉ１，ｊ２）の組に着目し、投影方向の
２等分線方向に対称な分布をしている１組をゴースト像
と判別し取り除くこと、を特徴とする流体中の粉体など
の３次元空間分布の立体像および当該分布の３次元移動
速度分布の簡易再構築装置にある。
【０００９】
【発明の実施の形態】まず、粉体などの空間分布の立体
像の簡易再構築装置ないし流体中の粉体などの３次元移
動速度分布の簡易再構築装置における原理について従来
法と対比しながら図面を見ながら説明する。図１は本発
明の、粉体などの空間分布の立体像の簡易再構築装置な
いし流体中の粉体などの３次元移動速度分布の簡易再構
築装置を示した図である。図２は本発明の、粉体などの
空間分布の立体像の簡易再構築装置ないし流体中の粉体
などの３次元移動速度分布の簡易再構築装置の原理を示
した図である。図３は本発明の、粉体などの空間分布の
立体像の簡易再構築装置において、複数方向から平行光
線を可視化領域に導き透過させ、平行光線による投影像
としてCCDカメラ等により撮影した像を画像処理して得
られた複数の同時刻の輝度の数値マトリックスを用い
て、可視化領域内のすべての領域について，ある座標の
粉体等の濃度分布を、複数の同時刻の数値マトリックス
の当該射影座標成分の関数Ｒとして求め再構成した図で
ある。また図４は本発明の、流体中の粉体などの３次元
移動速度分布の簡易再構築装置において、図１の手法を
連続した２時刻Ｔ１秒とＴ１＋ΔＴ秒で施し、２時刻分
の３次元空間分布の立体像の各部分の相互相関が最大と
なるベクトル値Ｌを求め、ΔＴで除したベクトル値Ｖの
分布として求め再構成した図である。
像の簡易再構築装置ないし流体中の粉体などの３次元移
動速度分布の簡易再構築装置における原理について従来
法と対比しながら図面を見ながら説明する。図１は本発
明の、粉体などの空間分布の立体像の簡易再構築装置な
いし流体中の粉体などの３次元移動速度分布の簡易再構
築装置を示した図である。図２は本発明の、粉体などの
空間分布の立体像の簡易再構築装置ないし流体中の粉体
などの３次元移動速度分布の簡易再構築装置の原理を示
した図である。図３は本発明の、粉体などの空間分布の
立体像の簡易再構築装置において、複数方向から平行光
線を可視化領域に導き透過させ、平行光線による投影像
としてCCDカメラ等により撮影した像を画像処理して得
られた複数の同時刻の輝度の数値マトリックスを用い
て、可視化領域内のすべての領域について，ある座標の
粉体等の濃度分布を、複数の同時刻の数値マトリックス
の当該射影座標成分の関数Ｒとして求め再構成した図で
ある。また図４は本発明の、流体中の粉体などの３次元
移動速度分布の簡易再構築装置において、図１の手法を
連続した２時刻Ｔ１秒とＴ１＋ΔＴ秒で施し、２時刻分
の３次元空間分布の立体像の各部分の相互相関が最大と
なるベクトル値Ｌを求め、ΔＴで除したベクトル値Ｖの
分布として求め再構成した図である。
【００１０】本発明では、図１に示すように、複数方向
からの平行光線の透過光による像をCCDカメラ等の撮影
手段を用いて撮影し、流体中の粉体の瞬間的な濃度分布
を立体構成する粉体分布の立体像の簡易再構築装置にお
いて、二以上の位置よりそれぞれ発生させた平行光線を
被検出物の粉体が位置する可視化領域に導き透過させる
投影手段αと、投影手段により投影する投影像を撮影し
画像処理する投影像画像処理手段βと、可視化領域内の
すべての領域について，任意の座標の３次元粉体濃度分
布を、前記投影像画像処理手段βで得られた同時刻にお
ける複数の輝度の数値マトリックスを用いて、当該座標
の粉体濃度分布を投影座標成分の関数として求め再構築
する３次元空間分布の立体像構築手段γと、上記立体像
構築手段γを連続した２時刻で行い、２時刻分の粉体空
間分布の各相互相関をベクトル値の分布で表す、粉体移
動速度分布構築手段δとから構成した。
からの平行光線の透過光による像をCCDカメラ等の撮影
手段を用いて撮影し、流体中の粉体の瞬間的な濃度分布
を立体構成する粉体分布の立体像の簡易再構築装置にお
いて、二以上の位置よりそれぞれ発生させた平行光線を
被検出物の粉体が位置する可視化領域に導き透過させる
投影手段αと、投影手段により投影する投影像を撮影し
画像処理する投影像画像処理手段βと、可視化領域内の
すべての領域について，任意の座標の３次元粉体濃度分
布を、前記投影像画像処理手段βで得られた同時刻にお
ける複数の輝度の数値マトリックスを用いて、当該座標
の粉体濃度分布を投影座標成分の関数として求め再構築
する３次元空間分布の立体像構築手段γと、上記立体像
構築手段γを連続した２時刻で行い、２時刻分の粉体空
間分布の各相互相関をベクトル値の分布で表す、粉体移
動速度分布構築手段δとから構成した。
【００１１】このように構成することにより、同時刻の
流体中の粉体の濃度分布を２つ以上の位置からの平行光
線による投影手段αで透過し、この投影手段αで得たデ
ータを基に投影像画像処理手段βで画像処理をすること
で、２以上の位置から観察した同時刻の粉体の平面的な
濃度分布をそれぞれ把握できる。そして、この複数の平
面的な濃度分布を用いて立体像構築手段γで、輝度の数
値マトリックスを用いて、当該座標の粉体濃度分布を投
影座標成分の関数として求め再構築することで３次元空
間分布の立体像を構築する。
流体中の粉体の濃度分布を２つ以上の位置からの平行光
線による投影手段αで透過し、この投影手段αで得たデ
ータを基に投影像画像処理手段βで画像処理をすること
で、２以上の位置から観察した同時刻の粉体の平面的な
濃度分布をそれぞれ把握できる。そして、この複数の平
面的な濃度分布を用いて立体像構築手段γで、輝度の数
値マトリックスを用いて、当該座標の粉体濃度分布を投
影座標成分の関数として求め再構築することで３次元空
間分布の立体像を構築する。
【００１２】次に、立体像構築手段γを連続した２時刻
で求め、粉体移動速度分布構築手段δで粉体空間分布の
各相互相関をベクトル値の分布で表すことにより、粉体
の移動速度分布を把握することが出来る。このように流
体中の粉体などの３次元空間分布の立体像、および当該
分布の３次元移動速度分布Ｖを簡易に再構築することが
出来ることより、安価で実現可能で、粉体の空間移動の
ように１０ミリ秒程度の短時間の連続的な現象に追従す
るため、処理時間が短く対応可能で、また記録媒体も少
量とすることができる。また、可視化領域内の全ての領
域について、任意の座標の粉体等の３次元移動速度分布
Ｖを、安価で実現可能で、低精度ではあるものの、粉体
空間分布の各相互相関のベクトル値分布ＶａをΔＴで除
したベクトル値の分布として３次元分布が再構成でき
る。さらに、従来は、スリット光を垂直方向から投影し
て見ていたため、粉体の陰の別の粉体は見えなかった
が、本発明では、透過光を用いているため粉体が存在し
ない部分では陰とならない。このため粉体等によって照
射光が多少弱まっても照射光に応じた投影像画像処理手
段βで対処でき、粉体分布を計測することができた。
で求め、粉体移動速度分布構築手段δで粉体空間分布の
各相互相関をベクトル値の分布で表すことにより、粉体
の移動速度分布を把握することが出来る。このように流
体中の粉体などの３次元空間分布の立体像、および当該
分布の３次元移動速度分布Ｖを簡易に再構築することが
出来ることより、安価で実現可能で、粉体の空間移動の
ように１０ミリ秒程度の短時間の連続的な現象に追従す
るため、処理時間が短く対応可能で、また記録媒体も少
量とすることができる。また、可視化領域内の全ての領
域について、任意の座標の粉体等の３次元移動速度分布
Ｖを、安価で実現可能で、低精度ではあるものの、粉体
空間分布の各相互相関のベクトル値分布ＶａをΔＴで除
したベクトル値の分布として３次元分布が再構成でき
る。さらに、従来は、スリット光を垂直方向から投影し
て見ていたため、粉体の陰の別の粉体は見えなかった
が、本発明では、透過光を用いているため粉体が存在し
ない部分では陰とならない。このため粉体等によって照
射光が多少弱まっても照射光に応じた投影像画像処理手
段βで対処でき、粉体分布を計測することができた。
【００１３】次に、図２に示すモデルの、数値シミュレ
ーションを行ってみると可視化対象である３次元濃度分
布１１にｊ方向の平行光線１２，及びｉ方向の平行光線
１３を照射し、得られたｉ軸上の像Ｒｘ（ｉ），とｊ軸
上の像Ｒｙ（ｊ）を用いて、ｉ，ｊ平面上の再構成像Ｒ
（ｉ，ｊ）を数値マトリックスの当該座標成分の関数と
すること、つまり、輝度の数値マトリックスの当該射影
座標成分の重みつき掛け算とすること、例えばＲ（ｉ，
ｊ）＝（係数）×Ｒｘ（ｉ）×Ｒｙ(ｊ)，あるいは重み
つき掛け算のべき乗とすることで、当該座標に対応する
値のみを用いて演算して求め再構成することは、ジェッ
ト断面モデルの元画像モデルｂについて、再生画像ｃが
得られるが、ｄに示すように元画像モデルと再生画像の
値を比較すると、ほぼ同じ値が得られ、確実に再現する
ことができた。
ーションを行ってみると可視化対象である３次元濃度分
布１１にｊ方向の平行光線１２，及びｉ方向の平行光線
１３を照射し、得られたｉ軸上の像Ｒｘ（ｉ），とｊ軸
上の像Ｒｙ（ｊ）を用いて、ｉ，ｊ平面上の再構成像Ｒ
（ｉ，ｊ）を数値マトリックスの当該座標成分の関数と
すること、つまり、輝度の数値マトリックスの当該射影
座標成分の重みつき掛け算とすること、例えばＲ（ｉ，
ｊ）＝（係数）×Ｒｘ（ｉ）×Ｒｙ(ｊ)，あるいは重み
つき掛け算のべき乗とすることで、当該座標に対応する
値のみを用いて演算して求め再構成することは、ジェッ
ト断面モデルの元画像モデルｂについて、再生画像ｃが
得られるが、ｄに示すように元画像モデルと再生画像の
値を比較すると、ほぼ同じ値が得られ、確実に再現する
ことができた。
【００１４】また図３に示すように、投影手段αとして
複数方向から平行光線１１，１２，１３を可視化領域１
４に導き透過させ、投影手段αにより投影する投影像と
してCCDカメラ等により撮影した像を画像処理する投影
像画像処理手段βで画像処理して得られた複数の同時刻
の輝度の数値マトリックス１ ５，１ ６，１７を用い
て、可視化領域内のすべての領域について，ある座標の
粉体等の濃度分布を、複数の同時刻の数値マトリックス
の当該射影座標成分の関数Ｒとして求め再構成すること
により立体像を得ることが出来る。
複数方向から平行光線１１，１２，１３を可視化領域１
４に導き透過させ、投影手段αにより投影する投影像と
してCCDカメラ等により撮影した像を画像処理する投影
像画像処理手段βで画像処理して得られた複数の同時刻
の輝度の数値マトリックス１ ５，１ ６，１７を用い
て、可視化領域内のすべての領域について，ある座標の
粉体等の濃度分布を、複数の同時刻の数値マトリックス
の当該射影座標成分の関数Ｒとして求め再構成すること
により立体像を得ることが出来る。
【００１５】次に、図４に示すように、流体中の粉体な
どの３次元移動速度分布の簡易再構築の原理について述
べる。上記、図３の手法を連続した２時刻Ｔ１秒とＴ１
＋ΔＴ秒で施し、２時刻分の３次元空間分布の立体像１
８，１９の各部分２０，２１の相互相関が最大となるベ
クトル値Ｌを求め、ΔＴで除したベクトル値Ｖの分布と
して求め再構成する。
どの３次元移動速度分布の簡易再構築の原理について述
べる。上記、図３の手法を連続した２時刻Ｔ１秒とＴ１
＋ΔＴ秒で施し、２時刻分の３次元空間分布の立体像１
８，１９の各部分２０，２１の相互相関が最大となるベ
クトル値Ｌを求め、ΔＴで除したベクトル値Ｖの分布と
して求め再構成する。
【００１６】つぎに、粉体などの空間分布の立体像の簡
易再構築装置ないし流体中の粉体などの３次元移動速度
分布の筒易再構築装置における、簡易化手法について図
面を見ながら説明する。図５は本発明の、粉体などの空
間分布の立体像の簡易再構築装置において、図３の複数
の透視方向を、９０度回転した２方向とした図である。
図６は複数の鏡を用いて、複数の平行光線による像を、
一つのカメラに撮影して、同時刻の画像マトリックスを
１画面に捉える方法を示した図である。図７は本発明
の、粉体などの空間分布の立体像の簡易再構築装置にお
いて、２組のシュリーレン装置を用いて、同一可視化領
域に２方向から平行光線を導き透過させる方法を示した
図である。
易再構築装置ないし流体中の粉体などの３次元移動速度
分布の筒易再構築装置における、簡易化手法について図
面を見ながら説明する。図５は本発明の、粉体などの空
間分布の立体像の簡易再構築装置において、図３の複数
の透視方向を、９０度回転した２方向とした図である。
図６は複数の鏡を用いて、複数の平行光線による像を、
一つのカメラに撮影して、同時刻の画像マトリックスを
１画面に捉える方法を示した図である。図７は本発明
の、粉体などの空間分布の立体像の簡易再構築装置にお
いて、２組のシュリーレン装置を用いて、同一可視化領
域に２方向から平行光線を導き透過させる方法を示した
図である。
【００１７】ここで、図５は、図３の複数方向を、９０
度回転した２方向としたもので、投影手段αである平行
光線２５，２６を可視化領域２２に導き透過させ、平行
光線による投影像としてCCDカメラ等により撮影し、こ
の像を投影像画像処理手段βで画像処理して得られた２
つの同時刻の輝度の数値マトリックス２３，２４を用い
て、可視化領域内のすべての領域について，任意の座標
の粉体等の濃度分布を、複数の同時刻の数値マトリック
スの当該射影座標成分の関数Ｒとして求める立体像構築
手段γで再構成するものである。
度回転した２方向としたもので、投影手段αである平行
光線２５，２６を可視化領域２２に導き透過させ、平行
光線による投影像としてCCDカメラ等により撮影し、こ
の像を投影像画像処理手段βで画像処理して得られた２
つの同時刻の輝度の数値マトリックス２３，２４を用い
て、可視化領域内のすべての領域について，任意の座標
の粉体等の濃度分布を、複数の同時刻の数値マトリック
スの当該射影座標成分の関数Ｒとして求める立体像構築
手段γで再構成するものである。
【００１８】また、ここで、投影手段αとしての平行光
線の発生方法としては、図７のように、２組のシュリー
レン装置を用いて、同一可視化領域に２方向から平行光
線を導き透過させる方法が考えられる。すなわち、一組
のシュリーレン装置は、点光源２８を凹面鏡２９の焦点
距離に配置し、平行光線３０を作り、可視化部２７を通
過させ、凹面鏡３１で反射させ焦点距離に配置したカメ
ラ３２により撮影した像を画像処理して輝度の数値マト
リックスを１つ得、もう一組のシュリーレン装置とし
て、点光源３３を凹面鏡３４の焦点距離に配置し、平行
光線３５を作り、可視化部２７を通過させ、凹面鏡３６
で反射させ焦点距離に配置したカメラ３７により撮影し
た像を画像処理して輝度の数値マトリックスを１つ得る
ことができるが、図６のように平面鏡を合めた複数の鏡
を用いて、複数の平行光線による像を、一つのカメラに
撮影して、同時刻の画像マトリックスを１画面に捉える
方法を用いると、ＣＣＤカメラは１台で、凹面鏡は３枚
というように、１台ずつ節約できるし、画像処理して得
られる輝度の数値マトリックス２枚の同時刻性も保つこ
とが出来、取り扱い上有利である。
線の発生方法としては、図７のように、２組のシュリー
レン装置を用いて、同一可視化領域に２方向から平行光
線を導き透過させる方法が考えられる。すなわち、一組
のシュリーレン装置は、点光源２８を凹面鏡２９の焦点
距離に配置し、平行光線３０を作り、可視化部２７を通
過させ、凹面鏡３１で反射させ焦点距離に配置したカメ
ラ３２により撮影した像を画像処理して輝度の数値マト
リックスを１つ得、もう一組のシュリーレン装置とし
て、点光源３３を凹面鏡３４の焦点距離に配置し、平行
光線３５を作り、可視化部２７を通過させ、凹面鏡３６
で反射させ焦点距離に配置したカメラ３７により撮影し
た像を画像処理して輝度の数値マトリックスを１つ得る
ことができるが、図６のように平面鏡を合めた複数の鏡
を用いて、複数の平行光線による像を、一つのカメラに
撮影して、同時刻の画像マトリックスを１画面に捉える
方法を用いると、ＣＣＤカメラは１台で、凹面鏡は３枚
というように、１台ずつ節約できるし、画像処理して得
られる輝度の数値マトリックス２枚の同時刻性も保つこ
とが出来、取り扱い上有利である。
【００１９】つぎに、本発明における、誤差低減手法に
ついて図面に基づき説明する。図８は濃度分布に複数の
極大値がある場合に発生するゴースト像を判別し取り除
く方法を示した図である。ここで、元画像（ａ）の濃度
分布に複数の極大値３８，３９がある場合に再生像
（ｂ）の濃度分布には正しい像４０，４１の他にゴース
ト像４２，４３，４４が発生する。そこでこの断面にお
ける極大値の座標として（ｉ１，ｊ１），（ｉ２，ｊ
２），（ｉ２，ｊ１），（ｉ１，ｊ２）の組に着目し、
投影方向の２等分線方向に対称な分布をしている１組４
２，４３をゴースト像と判別し取り除くことにより誤差
が低減された像（ｃ）を求めることが出来る。即ち、図
８で示す正しい像４０，４１の値は、粉体濃度分布に応
じた値となり、全く同じ値となることはない。従って、
正しい像４０，４１の値が異なることより、正しい像４
０，４１に基づき形成されるゴースト像４２，４３は、
図８の例では、正しい２つの像４０，４１の平均が、ゴ
ースト像４２，４３の値となり、ゴースト像同士はいず
れも同じ数値となる。このため、正しい像４０，４１と
ゴースト像４２，４３の判別が可能となり、ゴースト像
４２，４３を除去することが出来る。
ついて図面に基づき説明する。図８は濃度分布に複数の
極大値がある場合に発生するゴースト像を判別し取り除
く方法を示した図である。ここで、元画像（ａ）の濃度
分布に複数の極大値３８，３９がある場合に再生像
（ｂ）の濃度分布には正しい像４０，４１の他にゴース
ト像４２，４３，４４が発生する。そこでこの断面にお
ける極大値の座標として（ｉ１，ｊ１），（ｉ２，ｊ
２），（ｉ２，ｊ１），（ｉ１，ｊ２）の組に着目し、
投影方向の２等分線方向に対称な分布をしている１組４
２，４３をゴースト像と判別し取り除くことにより誤差
が低減された像（ｃ）を求めることが出来る。即ち、図
８で示す正しい像４０，４１の値は、粉体濃度分布に応
じた値となり、全く同じ値となることはない。従って、
正しい像４０，４１の値が異なることより、正しい像４
０，４１に基づき形成されるゴースト像４２，４３は、
図８の例では、正しい２つの像４０，４１の平均が、ゴ
ースト像４２，４３の値となり、ゴースト像同士はいず
れも同じ数値となる。このため、正しい像４０，４１と
ゴースト像４２，４３の判別が可能となり、ゴースト像
４２，４３を除去することが出来る。
【００２０】
【実施例】以下、図６と図９の図面を参照しながら、本
発明の実施例について具体的に説明する。図９は本発明
の実施例を示した図である。図６において、点光源１を
凹面鏡１の焦点距離である３ｍの位置に配置し、平行光
線を作り、平面鏡１で反射させ、可視化領域を通過さ
せ、凹面鏡２で反射させ、さらに平面鏡２で反射させ、
焦点距離に配置したカメラにより撮影した像と、点光源
２を凹面鏡１の焦点距離に配置し、平行光線を作り、平
面鏡３で反射させ、可視化領域を通過させ、凹面鏡３で
反射させ、さらに平面鏡４で反射させ、焦点距離である
３ｍの位置に配置したカメラにより撮影した像を同時に
カメラに取り込み、画像処理して図９（ａ）に示す２方
向の輝度の数値マトリックスＡ（ｉ，ｊ）およびＢ
（ｉ，ｋ）を得て、Ｒ（ｉ，ｊ，ｋ）＝Ａ（ｉ，ｊ）×
Ｂ（ｉ，ｋ）／ｍａｘＡ（ｉ，ｊ）／ｍａｘＢ（ｉ，
ｋ）なる演算で図９（ｂ）に示す４つの時刻の粉体の再
生像を容易に得た。このように複数の鏡を用いて、複数
の平行光線による像を、一つのカメラに撮影して、同時
刻の画像マトリックスを１画面に捉えることで、複数方
向からの平行光線の透過光による像をCCDカメラ等を用
いて撮影し、粉体等の瞬間的な濃度分布を簡易的に立体
構成する粉体分布の立体像を簡易的に再構築することが
できた。
発明の実施例について具体的に説明する。図９は本発明
の実施例を示した図である。図６において、点光源１を
凹面鏡１の焦点距離である３ｍの位置に配置し、平行光
線を作り、平面鏡１で反射させ、可視化領域を通過さ
せ、凹面鏡２で反射させ、さらに平面鏡２で反射させ、
焦点距離に配置したカメラにより撮影した像と、点光源
２を凹面鏡１の焦点距離に配置し、平行光線を作り、平
面鏡３で反射させ、可視化領域を通過させ、凹面鏡３で
反射させ、さらに平面鏡４で反射させ、焦点距離である
３ｍの位置に配置したカメラにより撮影した像を同時に
カメラに取り込み、画像処理して図９（ａ）に示す２方
向の輝度の数値マトリックスＡ（ｉ，ｊ）およびＢ
（ｉ，ｋ）を得て、Ｒ（ｉ，ｊ，ｋ）＝Ａ（ｉ，ｊ）×
Ｂ（ｉ，ｋ）／ｍａｘＡ（ｉ，ｊ）／ｍａｘＢ（ｉ，
ｋ）なる演算で図９（ｂ）に示す４つの時刻の粉体の再
生像を容易に得た。このように複数の鏡を用いて、複数
の平行光線による像を、一つのカメラに撮影して、同時
刻の画像マトリックスを１画面に捉えることで、複数方
向からの平行光線の透過光による像をCCDカメラ等を用
いて撮影し、粉体等の瞬間的な濃度分布を簡易的に立体
構成する粉体分布の立体像を簡易的に再構築することが
できた。
【００２１】
【発明の効果】この発明の粉体などの空間分布の立体像
の簡易再構築装置ないし３次元移動速度分布の簡易再構
築装置は、複数方向から平行光線を可視化領域に導き透
過させ、平行光線による投影像としてCCDカメラ等によ
り撮影した像を画像処理して得られた複数の同時刻の輝
度の数値マトリックスを用いて、可視化領域内のすべて
の領域について，ある座標の粉体等の濃度分布を、複数
の同時刻の数値マトリックスの当該射影座標成分の関数
Ｒとして求め再構成するため、安価に再現することが可
能で、また粉体の空間移動のように１０ミリ秒程度の短
時間の連続的な現象を追従することが出来、処理時間が
短く対応可能であり、記録媒体も少量とすることができ
る。また、可視化領域内のすべての領域について，ある
座標の粉体等の３次元移動速度分布Ｖを、連続した２時
刻のデータで３次元空間分布の立体像の各部分の相互相
関を表すことが出来、粉体の移動速度分布を簡易に把握
することができ、粉体吹き込み方法に適用すれば、例え
ば粉体の拡散状況を把握でき制御等が簡易になった。ま
た、粉体移動速度分布の再構築が簡易に、かつ安価に実
現可能であり、さらに、透過光を用いる技術であること
より粉体等によって照射光が多少弱まっても計測するこ
とができることより、簡易的に粉体分布を再構築出来る
効果を有する等、本発明は優れた効果を有するものであ
る。
の簡易再構築装置ないし３次元移動速度分布の簡易再構
築装置は、複数方向から平行光線を可視化領域に導き透
過させ、平行光線による投影像としてCCDカメラ等によ
り撮影した像を画像処理して得られた複数の同時刻の輝
度の数値マトリックスを用いて、可視化領域内のすべて
の領域について，ある座標の粉体等の濃度分布を、複数
の同時刻の数値マトリックスの当該射影座標成分の関数
Ｒとして求め再構成するため、安価に再現することが可
能で、また粉体の空間移動のように１０ミリ秒程度の短
時間の連続的な現象を追従することが出来、処理時間が
短く対応可能であり、記録媒体も少量とすることができ
る。また、可視化領域内のすべての領域について，ある
座標の粉体等の３次元移動速度分布Ｖを、連続した２時
刻のデータで３次元空間分布の立体像の各部分の相互相
関を表すことが出来、粉体の移動速度分布を簡易に把握
することができ、粉体吹き込み方法に適用すれば、例え
ば粉体の拡散状況を把握でき制御等が簡易になった。ま
た、粉体移動速度分布の再構築が簡易に、かつ安価に実
現可能であり、さらに、透過光を用いる技術であること
より粉体等によって照射光が多少弱まっても計測するこ
とができることより、簡易的に粉体分布を再構築出来る
効果を有する等、本発明は優れた効果を有するものであ
る。
【図面の簡事な説明】
【図１】本発明の、粉体などの空間分布の立体像の簡易
再構築装置及び流体中の粉体の３次元移動速度分布の簡
易再構築装置を示した説明図である。
再構築装置及び流体中の粉体の３次元移動速度分布の簡
易再構築装置を示した説明図である。
【図２】本発明の、粉体などの空間分布の立体像の簡易
再構築装置ないし流体中の粉体などの３次元移動速度分
布の筒易再構築装置の原理を示した説明図である。
再構築装置ないし流体中の粉体などの３次元移動速度分
布の筒易再構築装置の原理を示した説明図である。
【図３】本発明における立体像構築手段で再構成する説
明図である。
明図である。
【図４】本発明における粉体移動速度分布構築手段で再
構成する説明図である。
構成する説明図である。
【図５】本発明における投影手段の投影方向を９０度回
転した２方向とした立体像構築手段で再構成する説明図
である。
転した２方向とした立体像構築手段で再構成する説明図
である。
【図６】複数の鏡を用いて、複数の平行光線による像
を、一つのカメラに撮影して、同時刻の画像マトリック
スを１画面に捉える方法を示した説明図である。
を、一つのカメラに撮影して、同時刻の画像マトリック
スを１画面に捉える方法を示した説明図である。
【図７】本発明において投影手段に２組のシュリーレン
装置を用いた例の概略説明図である。
装置を用いた例の概略説明図である。
【図８】濃度分布に複数の極大値がある場台に発生する
ゴースト像を判別し収り除く方法を示した説明図であ
る。
ゴースト像を判別し収り除く方法を示した説明図であ
る。
【図９】本発明を具体的に適用した粉体の再生像を得た
実施例を示した説明図である。
実施例を示した説明図である。
【図１０】従来の立体像の再構築方法を示した図であ
る。
る。
【符号の説明】 α 投影手段 β 投影像画像処理手段 γ 立体像構築手段 δ 粉体移動速度分布構築手段 １，２８，３３ 数射状に光を発する点光源 ２ センサーの列 ３，１４，２２ 可視化領域 ４ 走査スリット光 ５ 測定対象物 ６ 対象物上の基準光切断線 ７，１０，３２，３７ ＣＣＤカメラ ８ 徴細粒子を混入した流体 ９ レーザシート面 １１，１２，１３ 平行光線 １５，１６，１７，２３，２４ 輝度の数値マトリック
ス １８，１９ 立体像 ２０，２１ 立体像 １８，１９ の各部分 ２５，２６，３０，３５ 平行光線 ２９，３１，３４，３６ 関面鏡 ２７ 可視化部 ３８，３９ 極大値 ４０，４１ 正しい像 ４２，４３，４４ ゴースト像
ス １８，１９ 立体像 ２０，２１ 立体像 １８，１９ の各部分 ２５，２６，３０，３５ 平行光線 ２９，３１，３４，３６ 関面鏡 ２７ 可視化部 ３８，３９ 極大値 ４０，４１ 正しい像 ４２，４３，４４ ゴースト像
Claims (11)
- 【請求項１】複数方向からの平行光線の透過光による像
を撮影手段を用いて撮影し、流体中の粉体の瞬間的な濃
度分布を立体構成する粉体分布の立体像の簡易再構築装
置において、 二以上の位置よりそれぞれ発生させた平行光線を被検出
物の粉体が位置する可視化領域に導き透過させる投影手
段と、 投影手段により投影する投影像を撮影し画像処理する投
影像画像処理手段と、 可視化領域内のすべての領域について，任意の座標の粉
体濃度分布を、前記投影像画像処理手段で得られた同時
刻における複数の輝度の数値マトリックスを用いて、当
該座標の粉体濃度分布を投影座標成分の関数として求め
再構築する３次元空間分布の立体像構築手段と、 上記立体像構築手段を連続した２時刻で行い、２時刻分
の粉体空間分布の各相互相関をベクトル値の分布で表
す、粉体移動速度分布構築手段と、からなることを特徴
とする流体中の粉体の３次元空間分布の立体像および当
該分布の３次元移動速度分布の簡易再構築装置。 - 【請求項２】請求項１記載の３次元空間分布の立体像構
築手段として、 投影像画像処理手段で得られた同時刻における複数の輝
度の数値マトリックスＡ＝（Ａ（ｕ，ｋ）），Ｂ＝（Ｂ
（ｖ，ｋ）），C＝（C（ｗ，ｋ））…を用いて、可視化
領域内のすべての領域について，ある座標（ｉ，ｊ，
ｋ）の粉体の３次元濃度分布Ｒ（ｉ，ｊ，ｋ）を、同時
刻における複数の数値マトリックスの当該射影座標成分
Ａ（ｕ，ｋ），Ｂ（ｖ，ｋ），C（ｗ，ｋ）…の関数Ｒ
（ｉ，ｊ，ｋ）＝ｆ（Ａ（ｕ，ｋ），Ｂ（ｖ，ｋ），C
（ｗ，ｋ）…），ただし、ｕ＝ｇ（ｉ，ｊ），ｖ＝ｈ
（ｉ，ｊ），ｗ＝ｍ（ｉ，ｊ）として求め再構成するこ
とを特徴とする流体中の粉体の３次元空間分布の立体像
および当該分布の３次元移動速度分布の簡易再構築装
置。 - 【請求項３】請求項１記載の粉体移動速度分布構築手段
として、 可視化領域内のすべての領域について，ある座標（ｉ，
ｊ，ｋ）の粉体の３次元移動速度分布Ｖ（ｉ，ｊ，ｋ）
を、請求項２記載の立体像構築手段を連続した２時刻Ｔ
１秒とＴ１＋ΔＴ秒で施し、２時刻分の３次元空間分布
の立体像の各部分の相互相関が最大となるベクトル値Ｌ
（ｉ，ｊ，ｋ）＝（Ｌ１，Ｌ２，Ｌ３）を求め、ΔＴで
除したベクトル値Ｖ（ｉ，ｊ，ｋ）＝（Ｌ１／ΔＴ，Ｌ
２／ΔＴ，Ｌ３／ΔＴ）の分布として求め再構成するこ
とを特徴とする流体中の粉体の３次元空間分布の立体像
および当該分布の３次元移動速度分布の簡易再構築装
置。 - 【請求項４】二以上の位置よりそれぞれ発生させた平行
光線を９０度回転した２方向であるＲ（ｉ，ｊ，ｋ）＝
ｆ（Ａ（ｉ，ｋ），Ｂ（ｊ，ｋ））とすることを特徴と
する請求項２または請求項３記載の流体中の粉体の３次
元空間分布の立体像および当該分布の３次元移動速度分
布の簡易再構築装置。 - 【請求項５】数値マトリックスの当該座標成分の関数
を、輝度の数値マトリックスの当該射影座標成分の重み
つき掛け算であるＲ（ｉ，ｊ，ｋ）＝（定数）×Ａ
（ｉ，ｊ）×Ｂ（ｉ，ｋ）とすることを特徴とする請求
項４記載の流体中の粉体の３次元空間分布の立体像およ
び当該分布の３次元移動速度分布の簡易再構築装置。 - 【請求項６】数値マトリックスの当該座標成分の関数
を、輝度の数値マトリックスの当該射影座標成分の重み
つき掛け算のべき乗とすることを特徴とする請求項４記
載の流体中の粉体の３次元空間分布の立体像および当該
分布の３次元移動速度分布の簡易再構築装置。 - 【請求項７】平行光線を、Ｘ線ないしレーザー光とする
ことを特徴とする請求項１ないし請求項６のいずれか１
項に記載の流体中の粉体の３次元空間分布の立体像およ
び当該分布の３次元移動速度分布の簡易再構築装置。 - 【請求項８】２組のシュリーレン装置を用いて、同一可
視化領域に２方向から平行光線を導き透過させることを
特徴とする請求項１ないし請求項７のいずれか１項に記
載の流体中の粉体の３次元空間分布の立体像および当該
分布の３次元移動速度分布の簡易再構築装置。 - 【請求項９】２組のシュリーレン装置を用いて、同一可
視化領域に２方向から平行光線を導き透過させ、密度分
布の投影像としてのシュリーレン像を用いて画像処理す
ることを特徴とする請求項１ないし請求項７のいずれか
１項に記載の流体中の粉体の３次元空間分布の立体像お
よび当該分布の３次元移動速度分布の簡易再構築装置。 - 【請求項１０】複数の鏡を用いて、複数の平行光線によ
る像を、一つのカメラに撮影して、同時刻の画像マトリ
ックスを１画面に捉えることを特徴とする請求項１ない
し請求項９のいずれか１項に記載の流体中の粉体の３次
元空間分布の立体像および当該分布の３次元移動速度分
布の簡易再構築装置。 - 【請求項１１】濃度分布に複数の極大値がある場合に発
生するゴースト像を判別し取り除く際に、ｋ断面におけ
る極大値の座標として（ｉ１，ｊ１），（ｉ２，ｊ
２），（ｉ２，ｊ１），（ｉ１，ｊ２）の組に着目し、
投影方向の２等分線方向に対称な分布をしている１組を
ゴースト像と判別し取り除くことを特徴とする請求項１
ないし請求項１０のいずれか１項に記載の流体中の粉体
の３次元空間分布の立体像および当該分布の３次元移動
速度分布の簡易再構築装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10153970A JPH11326008A (ja) | 1998-05-19 | 1998-05-19 | 流体中の粉体の３次元空間分布の立体像および当該分布の３次元移動速度分布の簡易再構築装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10153970A JPH11326008A (ja) | 1998-05-19 | 1998-05-19 | 流体中の粉体の３次元空間分布の立体像および当該分布の３次元移動速度分布の簡易再構築装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH11326008A true JPH11326008A (ja) | 1999-11-26 |
Family
ID=15574065
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP10153970A Withdrawn JPH11326008A (ja) | 1998-05-19 | 1998-05-19 | 流体中の粉体の３次元空間分布の立体像および当該分布の３次元移動速度分布の簡易再構築装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH11326008A (ja) |
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-
1998
- 1998-05-19 JP JP10153970A patent/JPH11326008A/ja not_active Withdrawn
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