МЕТОДЫ ПАНОРАМНОЙ ВИЗУАЛИЗАЦИИ И ЦИФРОВОГО АНАЛИЗА В ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЙ МЕХАНИКЕ ЖИДКОСТИ ГАЗА И ПЛАЗМЫ

Автор: Ирина Александровна Знаменская

Организация: Физический факультет МГУ имени М.В. Ломоносова, Москва

Рис. 1. Инфракрасная съемка обтекаемого препятствия (1) и последовательные кадры теневой съемки ударно-волнового течения высокоскоростной камерой (2).

Доклад посвящен анализу современных достижений в области панорамной регистрации, обработки, анализа динамических процессов в механике жидкости, газа, плазмы, реализующихся в природе и технике. Рассмотрены как физические основы методов экспериментальной визуализации потоков, так и основы современных технологий цифровой обработки изображений и анимаций.

В работах последнего десятилетия отмечается стремительное развитие математических методов компьютерной обработки, средств, технологий распознавания и анализа панорамных  изображений структурных элементов и параметров динамических и статических полей, позволяющих получать количественную информацию о различных потоках. Анализируются базовые публикации, описывающие применение современных методов научной визуализации потоков.

Особое внимание уделено методам, использующим кросс-корреляционные алгоритмы обработки изображений: цифровое трассирование (PIV), теневой фоновый метод (ТФМ), беззасевные методы трассирования (SIV),  измерение скорости в вязких покрытиях, микро PIV и др.

Затрагивается актуальная проблема анализа цифровых данных панорамного эксперимента - проблема больших данных, получаемых с использованием современных цифровых высокоскоростных камер в оптическом и инфракрасном диапазоне. Приводятся примеры использования на физическом факультете методов машинного обучения при анализе больших массивов данных теневой съемки быстропротекающих газодинамических процессов.

Рассмотрены примеры визуализации данных численного моделирования, имитирующих эксперимент и преимущества их прямого сравнения с экспериментальными данными. Описывается созданная в МГУ  виртуальная «Галерея научных фотографий и видео».

1. Знаменская И.А. Методы панорамной визуализации и цифрового анализа теплофизических полей. Обзор. Научная визуализация, 2021, Т. 13, № 3, С 125 - 158, DOI: 10.26583/sv.13.3.13.

2. Волков К.Н., «Визуализация данных физического и математического моделирования в газовой динамике»  Москва : Физматлит, 2018. - 356 с.