Digitale Photogrammetrie in der dreidimensionalen Strömungsmesstechnik

Dreidimensionale Particle-Tracking-Velocimetry (3D-PTV) ist ein vielseitiges Werkzeug in der Strömungsmeßtechnik, das auf der Visualisierung von Strömungen durch reflektierende, auftriebsneutrale Partikel und stereoskopische Bildaufnahmen basiert. Diese Arbeit beschreibt die Implementierung eines vollautomatischen 3D-PTV-Systems, das auf elektronischen Bildaufnehmern und digitalen Photogrammetriemethoden beruht. Nach einer Übersicht über Strömungsmessmethoden werden die Hardwarekomponenten des 3D-PTV vorgestellt, wobei zwischen einer spezifischen Implementierung an der ETH Zürich und einer idealen Konfiguration unterschieden wird. Der Schwerpunkt liegt auf der geometrischen Modellierung, algorithmischen Aspekten der Bildverarbeitung und der Kalibrierung des Systems. Die Auswertung der Bildsequenzen zur Bestimmung von Partikeltrajektorien erfolgt durch einen speziell entwickelten Schwerpunktoperator. Die stereoskopische Zuordnung der Partikel ist herausfordernd, da sie sich auf das geometrische Kriterium der Kernlinie stützen muss. Bei einer hohen Anzahl abgebildeter Partikel führt dies oft zu Mehrdeutigkeiten, die durch eine dritte Kamera reduziert werden können. Die geometrische Modellierung und Kalibrierung berücksichtigen die Mehrmedienproblematik, die die Strahlenbrechung und die Kalibrierung unter Einsatzbedingungen beeinflusst. Das System kann vollautomatisch Geschwindigkeitsfelder mit hoher räumlicher und zeitlicher Auf