• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2012.05a
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• pp.146-146
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• 2012

영상 분석을 통하여 하천의 표면유속을 산정하는 표면영상유속계(SIV)는 기존 유속측정 방법들에 비해 간편하고, 효율적이며 짧은 시간에 원하는 영역의 유속장을 산정할 수 있다는 장점을 가지고 있다. 하지만 현장 상황에 따라 분석을 위한 변수들을 달리 적용하고 있기 때문에 사용자마다 유속 결과가 달라질 수 있다는 단점이 있다. 이에 본 연구에서는 표면영상유속계의 측정 불확도 산정을 위해 기지의 유속 분포와 추적자 분포를 가진 인공 영상들을 제작하였다. 이 인공 영상들은 입자영상유속계(PIV)의 불확도 분석에 많이 사용되는 표준 PIV 영상과 유사한 것이다. 이 인공 영상을 이용하여 영상의 취득과 처리에 관련된 여러 변수가 최종 유속장에 미치는 영향을 분석하였다. 연구된 변수에는 상관창의 크기, 탐색창의 크기, 추적 입자의 농도, 면외 속도와 평균 영상 속도, 두 영상간의 시간 간격이 포함된다. 상호상관법을 이용하여 고정확도의 결과를 얻기 위해, 상관창의 크기는 상관창 안에 포함되는 입자의 수가 충분할 만큼 커야 하며, 추적 입자의 농도가 정확도에 크게 영향을 미치는 것을 확인하였다. 또한, 상호상관법을 이용하여 정확도 높은 유속측정 결과를 얻기 위해서는 최적 시간간격 또는 평균 영상 유속이 선택되어야 함을 보였다.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2015.05a
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• pp.79-79
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• 2015

현재 홍수 시 유량조사에 가장 많이 사용하고 있는 부자법은 측정 인력, 측정비용 및 위험성이 높다는 단점이 있다. 또한 교량에서 부자를 투하하고 측면에서 부자의 이동을 추적하기 때문에 평면상의 이동에 대한 정보를 얻기 어렵다는 한계가 있다. 이에 김서준 등(2014)은 PTV 기법을 이용한 부자 추적 알고리즘을 개발하였으나 부자가 회전하거나 물속에 잠기는 부분이 변화하여 수면 위로 확인되는 부자의 길이가 변할 경우 추적이 어렵다는 한계가 있었다. 이를 개선하고자 본 연구에서는 Template Match 알고리즘과 색상 기반 영상 처리 기법을 이용한 목표물 인식 방법인 Camshift 기법을 적용하여 부자를 추적할 수 있는 알고리즘을 개발하였다. Template Match 알고리즘의 경우는 입자가 많을수록 추적을 잘한다는 장점이 있지만 회전 및 변형에 취약하다는 단점이 있고, Camshift 영상 처리 기법의 경우 다수의 추적자가 존재할 경우 추적에 어려움이 있으나 추적자의 회전과 변형을 정확하게 추적할 수 있다는 장점이 있다. 따라서 Template Match 알고리즘을 이용하여 이동 예상영역을 결정하고 Camshift 영상 처리 기법으로 추적을 하게되면 두 방법의 장점을 모두 살릴 수 있다. Camshift 영상 처리 기법을 실제 부자 추적에 적용해 본 결과 부자의 회전 및 변형에도 정확하게 추적할 수 있는 것을 확인하였다. 향후 부자법을 이용한 유량 조사에 본 연구에서 개발한 알고리즘을 적용한다면 현장에서 동영상 촬영만 하면 되기 때문에 측정 인원을 최소화 할 수 있어 매우 경제적이고, 홍수 시 위험성도 감소할 것으로 기대된다.

• Transactions of the Korean Society of Mechanical Engineers B
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• v.35 no.6
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• pp.603-608
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• 2011

Since PTV (particle tracking velocimetry) provides velocity vectors by tracking each particle in a fluid flow, it has significant benefits when used for nano- and bio-fluid flows. However, PTV has only been used for limited flow fields because interpolation data loss is inevitable in PTV in principle. In this paper, a hybrid particle image velocimetry (PIV) algorithm that eliminates interpolation data loss was constructed by using an affine transformation. For the evaluation of the performance of the constructed hybrid PIV algorithm, an artificial image test was performed using Green-Taylor vortex data. The constructed algorithm was tested on experimental images of the wake flow (Re = 5,300) of a rectangular body ($6cm\;{\times}3cm$), and was demonstrated to provide excellent results.

• Proceedings of KOSOMES biannual meeting
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• 2006.11a
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• pp.277-282
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• 2006

The purpose in having a control surface on a ship is to control the motion of the ship. The control surface may be composed entirely of a single movable surface or of a combination of fixed and movable portion A control surface has one sole function to perform in meeting its purpose, and that is to develop a control force in consequence of its orientation and movement relative to the water. The forces and moments generated as a result of this rotation and angle of attack then determine the maneuvering characteristics of the ship. In this paper the study of flapped rudder's 2-dimensional section was accomplished. Model tests had been carried out with different angles of attack of a main foil and flap's deflection angles to predict the performance of the flapped rudder and the 2 frame particle tracking method had been used to obtain the velocity distribution in the flow field $Re=2.8\times10^4$ had been used during the whole experiments and measured results had been compared with each other.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2010.05a
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• pp.483-487
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• 2010

하천에서 물이 비교적 빠른 속도로 흘러가면 압력 변동, 하상의 조도, 하천내 구조물 등의 영향에 의해 수면이 끊임없이 변형을 일으키며 수면에 작은 물결(수면 파문)이 생긴다. 이러한 수면 파문은 유수에 의해 유수의 평균 유속으로 이류되며, 이 때문에 인간이 유수의 흐름을 시각적으로 인식할 수 있다. 이러한 표면 파문은 적절한 영상 분석을 하면 표면 유속 측정의 추적자로 이용할 수 있다. 본 연구는 유수 표면을 연속된 영상을 촬영하고, 일련의 영상을 시공간 영상(space-time image)으로 만든 뒤, 휘도 경사법(graylevel gradient method)으로 유속 벡터를 추출하는 새로운 방법을 제시하였다. 이 분석 과정은 기존의 입자 영상 유속계(PIV, Particle Image Velocimetry) 기법을 이용하는 방법보다 훨씬 간단하고 분석 시간도 크게 절약할 수 있다. 또한, 수면 파문의 전파에 따른 중력파의 영향을 시공간 영상의 처리 과정에서 잡음으로 간주하여 처리할 수 있다는 장점을 가지고 있다. 개발된 루틴을 표면 영상 유속계(SIV, Surface Image Velocimtery)에 구현하여 새로운 영상 유속계를 개발하였다. 시공간 영상 분속을 이용하는 새로운 영상 유속계를 실험실 수로의 영상 자료에 적용하여 그 정확도, 적용성, 장단점 등을 분석하였다. 제안된 방법에 의한 평균류 산정 결과는 물리적으로 타당하며, 저속 또는 저휘도에서의 분석 성능이 뛰어난 것으로 밝혀졌다. 다만, 이방향 흐름의 분석에서는 문제가 있는 것이 밝혀졌다.

• Journal of Biomedical Engineering Research
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• v.20 no.1
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• pp.29-36
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• 1999

The objective of this study is to analyse the flow field in the branching duct by visualizing the flow phenomena using the PIV system. A bifurcation model is fabricated with transparent acrylic resin to visualize the whole flow field with the PIV system. Water was used as the working fluid and the conifer powder as the tracer particles. The single-frame and two-frame methods of the PIV system and 2-frame of the grey level correlation method are applied to obtain the velocity vectors from the images captured in the flow filed. The velocity distributions in a lid-driven cavity flow are compared with the so-called standard experimental data, which was obtained from by 4-frame method in order to validate experimental results of the PIV measurements. The flow patterns of a Newtonian fluid in a branching duct were successfully visualized by using the PIV system and the sub-pixel and the area interpolation method were used to obtain the final velocity vectors. The velocity vectors obtained from the PIV system are in good agreement with the numerical results of the 3-dimensional branch flow. The results of numerical analyses and the PIV experiments for the three-dimensional flows in the branch ing duct show the recirculation zone distal to the branching point and the sizes of the recirculation length and height of the tow different methods are in good agreement.

• Transactions of the Korean Society of Automotive Engineers
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• v.13 no.1
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• pp.9-18
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• 2005

The objective of this study is to analyse the spray characteristics according to the injection duration under the ambient pressure condition, and the injection timing in the visualization engine. In order to investigate the spray behavior, we obtained the spray velocity using the PIV method that has been an useful optical diagnostics technology, and calculated the vorticity from spray velocity component. These results elucidated the relationship between vorticity and entropy which play an important role in the diffusion process for the early injection case and the stratification process for the late injection case. In addition, we quantified the homogeneous diffusion rate of spray using the entropy analysis based on the Boltzmann's statistical thermodynamics. Using these method, it was found that the concentration of spray droplets caused by the increase of injection duration is more effective than the increase of momentum dissipation. We also found that the homogeneous diffusion rate increased as the injection timing moved to the early intake stroke process and BTDC $50^{\circ}$ was the most efficient injection timing for the stratified mixture formation during the compression stroke.

• Journal of the Korean Society of Propulsion Engineers
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• v.19 no.3
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• pp.9-19
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• 2015

Experimental research on characteristics of particle-laden jet by using a coaxial injector was conducted in order to design fuel and oxidizer injectors of the supercavitation underwater vehicle. $1{\mu}m$ and $42{\mu}m$ particles was simultaneously injected to obtain particle and fluid velocity. Small particles($1{\mu}m$) and large particles represent fluid and fuel characteristics respectively. Small particles, which was processed using PIV algorithms, and one for the large particles processed using PTV algorithms. Fluid phase axial velocity increases according to particle loading ratio increases, and particles are located at the outside of the high vorticity region in a mixing layer of a coaxial injector.

• Journal of the Society of Naval Architects of Korea
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• v.36 no.2
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• pp.22-28
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• 1999

Small amplitude in-phase oscillations of multi-cylinders are considered both numerically and experimentally. Flow field is separated into inner and outer regions. The basic unsteady solution is obtained analytically and the secondary flow, termed as steady streaming flow, can be obtained numerically by using Finite Volume Code with Panel Method. The Particle Induced Velocimetry, one of whole field measurements, is introduced for comparison with numerical flow visualization quantitatively. Among the algorithms for PIV, the Three Step Vector Searching Technique is applied to reduce CPU time. Small but non-zero damping coefficient, that is important in lightly damped system can be obtained with varying number of bodies and distances.

• Economic and Environmental Geology
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• v.56 no.3
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• pp.293-300
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• 2023

The Shape Preferred Orientation (SPO) method has been used to analyze the orientation of fault motion, which is utilized as basic data for fault kinematics studies. The rigid grains, which as quartz, feldspar, and rock fragments, in the fault gouge are arranged in the P-shear direction through rigid body rotation by a given shear stress. Using this characteristic, the fault motion can be estimated from the SPO inversely. Recently, a method for securing precision and reliability by measuring 3D-SPO using X-ray CT images and examining the shape of a large number of particles in a short time has been developed. As a result, the SPO method analyzes the orientation of thousands to tens of thousands of particles at high speed, suggests the direction of fault motion, and provides easy accessibility and reliable data. In addition, the shape information and orientation distribution data of particles, which are by-products obtained in the SPO analysis process, are expected to be used as basic data for conducting various studies such as the local deformation of fault rocks and the fault generation mechanism.