(57)【要約】本発明は風洞測定を評価するための装置に関し、プロセッサ（３）が風洞（６）中で記録した画像上で流れ要素を識別する。解析対象物に係る流れの挙動についての正確な情報を得るために、識別した流れ要素を引き続き区分化し、さらに解析する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
風洞測定を評価する装置であって、
風洞測定中に記録した画像上での少なくとも１つの流れ要素を自動的に識別する方法ステップと、
少なくとも１つの流れ要素の画像に基づいて１つ以上の流れ要素の幾何学的特性を計算する方法ステップと、を実行可能に装備されたプロセッサ（３）を備える装置。
【請求項２】
１つ以上の記録装置（２）をさらに備え、
１つ以上の前記記録装置（２）が解析対象物上における１つ以上の流れ要素の画像を記録するために装備された、請求項１に記載の装置。
【請求項３】
１つ以上の流れ要素及び／又は対象物（１）の記録画像を表示する表示装置（４）をさらに備える、請求項１又は２に記載の装置。
【請求項４】
対象物及び／又は１つ以上の流れ要素を空間的に表示するために、複数の記録装置（２）をさらに備える、請求項１から３のいずれか１項に記載の装置。
【請求項５】
１つ以上の記録装置（２）がカラーカメラである、請求項２から４のいずれか１項に記載の装置。
【請求項６】
１つ以上の記録装置（２）が高速度カメラである、請求項２から５のいずれか１項に記載の装置。
【請求項７】
前記プロセッサ（３）がインタレースビデオシーケンスを処理するように構成された、請求項１から６のいずれか１項に記載の装置。
【請求項８】
風洞測定を評価するための方法であって、
風洞（６）での測定中に記録した画像における少なくとも１つの流れ要素を自動的に識別し、
少なくとも１つの流れ要素の画像に基づいて１つ以上の流れ要素の幾何学的特性を計算することを含む方法。
【請求項９】
プロセッサ（３）は、１つ以上の流れ要素の色合いに基づき、記録画像を用いて、１つ以上の流れ要素を識別し及び／又は区分けする、請求項８に記載の方法。
【請求項１０】
１つ以上の前記流れ要素について流れの挙動の傾向を、連続関数として計算する、請求項８又は９に記載の方法。
【請求項１１】
前記風洞測定について、異なる流れ要素の様々な物理的特性を考慮して評価する、請求項８から１０のいずれか１項に記載の方法。
【請求項１２】
考慮する前記流れ要素の物理的特性は、陰影、輝度、彩度、剛性、直径及び表面構造よりなる群から選択される、請求項１１に記載の方法。
【請求項１３】
１つ以上の前記流れ要素の幾何学的特性が、１つ以上の前記流れ要素の重心、面積、軸率、及び方向よりなる群から選択される、請求項８に記載の方法。
【請求項１４】
１つ以上の前記流れ要素について、フーリエ解析及び／又は幾何学的変換を用いて識別する、請求項８から１３のいずれか１項に記載の方法。
【請求項１５】
インタレース法に従って２つ以上の部分画像を記録し、２つ以上の部分画像に基づき、１つ以上の前記流れ要素の運動を測定する、請求項８から１４のいずれか１項に記載の方法。
【請求項１６】
対象物（１）を画像上でボロノイセルに分割することで、各々の流れ要素が各ボロノイセルの中心に位置するようにした、請求項８から１５のいずれか１項に記載の方法。
【請求項１７】
１つ以上の前記流れ要素について決められた監視状態を与え、解析対象物（１）の制御パラメータ及び／又は配位を自動的に調整する、請求項８から１６のいずれか１項に記載の方法。
【請求項１８】
１つ以上の前記流れ要素の位置を、幾何学的変換を用いて計算する、請求項８から１７のいずれか１項に記載の方法。
【請求項１９】
風洞測定を評価するためのプログラムが記憶されたコンピュータ読み取り可能な記録媒体であって、
前記プログラムはプロセッサ（３）によって実行される場合に、
風洞（６）での測定中に記録した画像における少なくとも１つの流れ要素を自動的に識別する方法ステップと、
少なくとも１つの流れ要素の画像に基づいて１つ以上の流れ要素の幾何学的特性を計算する方法ステップと、を実行し又は制御するコンピュータ読み取り可能な記録媒体。
【請求項２０】
前記プログラムはプロセッサ（３）によって実行される場合に、１つ以上の前記流れ要素の画像を処理する、請求項１９に記載のコンピュータ読み取り可能な記録媒体。
【請求項２１】
風洞測定を評価するプログラム要素であって、
前記プログラム要素はプロセッサ（３）によって実行される場合に、
風洞（６）での測定中に記録した画像における少なくとも１つの流れ要素を自動的に識別する方法ステップと、
少なくとも１つの流れ要素の画像に基づいて１つ以上の流れ要素の幾何学的特性を計算する方法ステップと、を実行し又は制御する、プログラム要素。
【請求項２２】
１つ以上の前記流れ要素を、その幾何学的特性及び／又は物理的特性に従い、決められた色合いで表現する、請求項２１に記載のプログラム要素。
【請求項２３】
流れ状態の推移を連続した推移として示す、請求項２１又は２２に記載のプログラム要素。
【請求項２４】
対象物をボロノイセルに分割することで、各々の流れ要素が各ボロノイセルの中心に位置するとともに、前記ボロノイセルが、流れ要素の幾何学的状態及び／又は物理的状態に従って、離散的又は連続的な一連の色を用いて色付けされるようにした、請求項２２又は２３に記載のプログラム要素。
【請求項２５】
異なる流れ要素間の領域が、連続した色の推移を用いた補間によって表現される、請求項２１から２４のいずれか１項に記載のプログラム要素。
【請求項２６】
１つ以上の前記流れ要素が、解析対象物（１）とは別個に表現されるか又は組み合わされて表現される、請求項２１から２５のいずれか１項に記載のプログラム要素。
【請求項２７】
付属情報が１つ以上の流れ要素及び／又は対象物（１）の可視化において考慮され、前記付属情報が、流線、圧力分布、光学的に隠された構造的特徴及びエンジンのビームよりなる群から選択される、請求項２１から２６のいずれか１項に記載のプログラム要素。
【請求項２８】
複数の個別的測定が、同一の制御パラメータ及び異なる対象構造で評価される、請求項２１から２７のいずれか１項に記載のプログラム要素。
【請求項２９】
複数の個別的測定が、同一の制御パラメータ及び同一の対象構造で統計的に評価される、請求項２１から２８のいずれか１項に記載のプログラム要素。
【請求項３０】
調整可能な誤差閾値を超えた際に、別の制御パラメータ及び対象構造で測定が自動的に続行される、請求項２９に記載のプログラム要素。
【請求項３１】
風洞測定を行うための設備であって、風洞（６）内に配置される対象物（１）と、風洞（６）での測定中に画像を記録するための記録装置（２）と、風洞測定を評価するための請求項１から９のいずれか１項に記載の装置と、を備えた設備。
【請求項３２】
対象物（１）に取り付けられる１つ以上の前記流れ要素をさらに備える、請求項３１に記載の設備。
【請求項３３】
１つ以上の前記流れ要素を前記対象物（１）に取り付けるための取付要素が接着片であって、該接着片及び１つ以上の前記流れ要素が異なる色を有する、請求項３２に記載の設備。
【請求項３４】
解析対象物（１）を直接的に制御し及び／又はパラメータを入力するための入力装置をさらに備える、請求項３１から３３のいずれか１項に記載の設備。
【請求項３５】
前記パラメータが、前記対象物の取り付け角、流れのパラメータ、前記対象物のヨー角、及び前記対象物のロール角よりなる群から選択される、請求項３４に記載の設備。
【請求項３６】
１つ以上の前記流れ要素が、前記対象物（１）との比較において別の色を有する、請求項３１から３５のいずれか１項に記載の設備。
【請求項３７】
２つ以上の流れ要素を備え、該流れ要素が、異なる物理的特性を有する、請求項３１から３６のいずれか１項に記載の設備。
【請求項３８】
前記対象物が航空機又は航空機の模型である、請求項３１から３７のいずれか１項に記載の設備。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本出願は、２００５年４月１５日に提出した米国特許仮出願第６０／６７１，８８５号及び２００５年４月１５日に提出した独国特許出願第１０  ２００５  ０１７  ５１５．５号の出願日の利益を請求し、その開示内容をここに参照として援用する。
【０００２】
本発明は、風洞測定を評価するための装置、設備、方法と、コンピュータ読み取り可能な記録媒体、そしてプログラム要素に関する。
【背景技術】
【０００３】
新世代航空機の開発では、先ず、空気力学的特性が、風洞での測定に基づいて、模型上で最適化される。これに関して、数センチメートルの長さをもつ多数のフィラメント（長繊維）は、該フィラメントの端部が模型に取り付けられ、これによって、気流内のフィラメントを監視することで、フィラメント位置における流れ状態及び流れ方向を調べることができる。
【０００４】
大別すると特に３つの状態、「不かく乱状態」（つまり層流）、「かく乱状態」（乱流）、そして、「はく離状態」がある。流れが模型表面上でのフィラメントの領域にある場合に、この流れは不かく乱状態である。フィラメントは伸長したままであり（層流バリア層）、これは表層流の局所的な方向を示す。移行点からは、フィラメントの自由端が揺れ始め、流れがかく乱される（乱流バリア層）。表層流についての最初の小さな外乱が、フィラメントの自由端の「揺れる」運動を引き起こす。脱離点（はく離点）では、流れが表面から離れ（はく離した流れ）、（流れの主方向とは反対の）逆流へと強く渦を巻いた表面の流れが形成される。このフィラメントは、付着された繊維ヘッドだけを視覚的に認知できる領域において、その空間的な全自由度に関して素早く動く。
【０００５】
これまで、フィラメント画像は通常、手作業で評価されている。これに関して、ビデオ記録が風洞測定中に行われ、手作業で評価される。選択された記録及びこれに関連する概略図において、不かく乱状態、かく乱状態、はく離状態の各流れの領域同士の境界線が使用者によって提示される。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明の目的は、風洞測定の評価を改善することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
この目的は、独立特許請求項による特徴をもった、風洞測定を評価するための、装置、設備及び方法や、風洞測定を評価するためのコンピュータ読み取り可能な記録媒体及びプログラム要素によって達成される。
【０００８】
本発明の典型的な実施形態によると、風洞測定を評価する装置が提供される。この装置はプロセッサを備え、該プロセッサは、１つ以上の流れ要素を、風洞測定中に記録した画像上で自動的に識別する方法ステップを実行できるように構成される。
【０００９】
本発明の別の典型的な実施形態によると、風洞測定を評価する方法が提供される。この方法を用いて、プロセッサを使用することで、１つ以上の流れ要素が、風洞測定中に、例えば風洞内で記録した画像上で識別される。
【００１０】
本発明のさらに別の典型的な実施形態によると、コンピュータ読み取り可能な記録媒体が提供され、これには風洞測定を評価するためのプログラムが記憶保持されており、該プログラムは、プロセッサ上で実行されると、１つ以上の流れ要素を、風洞測定中に記録した画像上で自動的に識別し、そして任意選択的には、１つ以上の流れ要素の画像及び／又は１つ以上の流れ要素を取り付けた試験対象物の画像を処理する。
【００１１】
本発明の別の典型的な実施形態によると、風洞測定を評価するプログラム要素が提供され、これは、プロセッサによって実行されると、流れ要素を、風洞測定中に記録した画像上で識別し、そして任意選択として、１つ以上の流れ要素の画像及び／又は対象物の画像を処理する。
【００１２】
本発明は、コンピュータプログラム、つまりソフトウェアと、１つ以上の特別な電気回路、つまりハードウェアによって実現でき、あるいは任意の混成形態、つまりソフトウェアコンポーネント及びハードウェアコンポーネントによって実現できる。
【００１３】
本発明の別の典型的な実施形態によると、風洞測定を行うための設備が提供され、風洞内に置かれる対象物と、画像記録用の記録装置と、上記特徴をもった装置を具備する。
【００１４】
本発明によると、解析対象物に取り付けられて風洞内に置かれた流れ要素が、自動的に識別され及び／又は区分（セグメント）化される。流れ要素についてのこのような識別及び／又は区分化に基づいて、後続の更なる計算、シミュレーション、又は処理を、自動的に行える。このように、信頼性の高い統計量を、時間のかからない方法で、一定のテスト条件をもって多数の記録について準備でき、よって、単にランダムサンプリング（一般に大きな分散を被る）が行われるだけではない。
【００１５】
風洞測定の自動評価を、非常に短時間で行うことができ、特に、実行している測定中に（例えば、リアルタイムで）詳細な評価を行える。多数の測定及びシミュレーション評価を行う可能性によって、測定上の分散（ばらつき）及び誤差を低減し又は最小限に抑えることができる。
【００１６】
また、本発明によると、異なるパラメータセットで評価を行うことができ、特性線を様々なパラメータの関数として準備でき、これによって所要時間及び誤差の可能性を低減できる。
【００１７】
本発明の典型的な実施形態によると、風洞測定及びその評価が、航空機又は航空機模型で行われ、よって特に、新しい航空機技術の開発において、航空機の流れ特性が検証され、改良され、又は最適化される。
【００１８】
用語「流れ要素」については、特に、解析対象物に比較して通常はさらに小さな寸法をもった物理的な物体として理解すべきであり、該物体は対象物に取り付けることができる。この種の流れ要素が、（例えば、風洞内の）流れに曝される場合に、これは流れの影響を被り、よって、その周囲領域における流れの挙動を特性化して明らかにする役目を果たすことができる。そのような流れ要素は、例えば、フィラメントとして実現できる。
【００１９】
本発明の別の典型的な実施形態によると、装置はさらに（光学的な）記録装置を備え、１つ以上の記録装置を用いて、解析対象物上にある１つ以上の流れ要素の画像を記録できる。
【００２０】
本発明の別の典型的な実施形態によると、装置はさらに、１つ以上の流れ要素の記録画像及び／又は対象物の記録画像を表示するための表示装置を含む。
【００２１】
本発明の別の典型的な実施形態によると、１つ以上の流れ要素は、解析対象物に対して異なる色をもつが、これは、記録画像に関する高速で確実な識別及び区分化を可能にするためである。
【００２２】
本発明の別の典型的な実施形態によると、２つ以上の流れ要素が異なる物理的特性（例えば、剛性、直径、表面構造）をもつ。このように、測定の情報量については、例えば、流れ中での異なる流れ要素の挙動を比較することにより増やすことができる。
【００２３】
本発明の別の典型的な実施形態によると、装置はさらに、２つ以上の記録装置を備え、これは、解析対象物及び／又は１つ以上の流れ要素を３次元的に、つまり空間的に表現するためである。立体的表現を用いて、測定の情報量を増加させることができ、その結果を使用者に対して、明瞭に、所望の視点で表示することができる。
【００２４】
本発明の別の典型的な実施形態によると、カラーカメラが記録装置として提供され、これは、１つ以上の流れ要素及び／又は対象物が、要素別に色分けされることで、さらに良好に識別され、又は区分化できるようにするためである。
【００２５】
別の実施形態によると、高速度カメラを使用でき、これは、単位時間毎に、多数の評価可能な画像記録を利用できるようにするためである。よって、流れ要素の運動を、例えば、良好に追跡できる。
【００２６】
別の実施形態によると、プロセッサはインタレースビデオシーケンス（飛び越し走査方式の動画像列）を処理するために構成され、これによって流れ要素の運動をさらに良好に評価できる。
【００２７】
本発明の別の典型的な実施形態によると、プロセッサは、異なる色合いに基づいて、１つ以上の流れ要素の記録画像及び／又は解析対象物の記録画像によって、１つ以上の流れ要素を、その周囲又は解析対象物から識別し及び／又は区分けする。
【００２８】
方法についての別の典型的な実施形態では、更なる解析に利用できるように、１つ以上の流れ要素及び／又は対象物が（例えば、記録媒体上に）保存される。
【００２９】
方法の別ステップでは、１つ以上の流れ要素の幾何学的特性を、記録画像について計算できる。よって、必要であれば、１つ以上の流れ要素についての流れの挙動の発展を、連続関数として表現できる。
【００３０】
方法についての別の典型的な実施形態では、１つ以上の流れ要素の物理的特性に基づいて、測定の情報量が増加する。１つ以上の流れ要素は、所定の物理的特性、例えば、決められた色合い、決められた輝度、決められた彩度、決められた剛性若しくは硬さ、決められた直径、又は決められた表面構造をもつことができる。よって、２つの流れ要素を様々な物理的特性について比較することで、流れの挙動に関する結論を引き出せる。
【００３１】
本方法の別の典型的な実施形態によると、１つ以上の流れ要素の幾何学的特性が、１つ以上の流れ要素の記録画像に基づいて計算される。よって、例えば、流れ要素について重心、表面積、軸率、及び方向を計算できる。従って、例えば、重心は決められたフィラメント位置を示し、そして方向はフィラメントの特定の配位を示す。表面積及び軸率は、多くの場合、フィラメントが伸長しているか又は高速な運動をしているかについての情報を含む。
【００３２】
本方法の別の典型的な実施形態によると、解析対象物上での流れ要素の間隔を一定にでき、これによって流れ要素の周期的なパターンが与えられるので、フーリエ解析及び幾何学的変換を使って、流れ要素の識別及び／又は区分化をより良好にかつ明瞭に行える。
【００３３】
本方法の別の典型的な実施形態によると、２つ以上の連続する部分画像が、記録装置によりインタレース法で記録され、これは部分画像の画像形成速度に基づいて行われ、１つ以上の流れ要素の運動速度が測定される。
【００３４】
本方法の別の典型的な実施形態によると、対象物はボロノイ（Ｖｏｒｏｎｏｉ）セルへと分割され、その中心に各々の流れ要素が位置付けされる。よって、中心に位置する流れ要素の流れ特性がセル全体に伝えられる。
【００３５】
本方法の別の典型的な実施形態によると、複数の記録装置によって、１つ以上の流れ要素及び／又は解析対象物が３次元的に表現される。
【００３６】
本方法の別の典型的な実施形態によると、解析対象物を、入力装置によって風洞内で直接動かすことができ、及び／又は所定の制御パラメータを入力することで制御できる。これらの制御パラメータについては、例えば、対象物の、取り付け角、ヨー角又はロール角、あるいは様々な流れパラメータとすることができる。
【００３７】
本方法の別の典型的な実施形態によると、解析対象物又は１つ以上の流れ要素についての所定の監視状態を与えることができ、そして、制御パラメータ及び／又は解析対象物若しくは風洞の流れの配位を自動的に調整できる。使用者が、ある状態、例えば流れがはく離した状態を望む場合に、使用者は、ある領域に対してこの状態を入力し、これによって、制御パラメータ及び模型の配位が自動的に計算され調整される。
【００３８】
本方法の別の典型的な実施形態によると、流れ要素の位置を、幾何学的変換を使って計算できる。隣接する流れ要素について、１つ以上、例えば、４つ以上の流れ要素に対応する位置が分かれば、幾何学的特性を幾何学的変換（ｈｏｍｏｇｒａｐｈｙ：平面射影変換）によって計算できる。
【００３９】
プログラム要素の別の実施形態によると、１つ以上の流れ要素が、その幾何学的特性及び／又は物理的特性、例えば特定の色合いによって表現される。
【００４０】
プログラム要素の別の実施形態では、流れ状態の推移、又は流れ要素の幾何学的特性及び／又は物理的特性の変化を、連続関数として記述できる。
【００４１】
プログラム要素の別の典型的な実施形態によると、解析対象物は、ボロノイセルに分割され、その中心に各流れ要素が位置付けされる。各ボロノイセルは、中心に付設された流れ要素を表すことができる。このボロノイセルは、流れ要素の幾何学的特性及び／又は物理的特性に従って、離散的又は連続的な一連の色を用いて色付けできる。
【００４２】
本方法の別の典型的な実施形態によると、流れ要素間の領域を、連続した色の推移を用いた補間によって表現できる。よって、流れ要素の各種特性の変化をさらに明瞭に示すことができる。
【００４３】
プログラム要素の別の典型的な実施形態では、１つ以上の流れ要素を、解析対象物とは別個に表示するか又は解析対象物と組み合わせて表示できる。よって、別個の表示では、計算をより良好に行うことができ、また、組み合わせた表示では、結果を使用者に対してさらに明瞭に表現できる。
【００４４】
プログラム要素の別の典型的な実施形態では、１つ以上の流れ要素及び／又は対象物を可視化する場合に、付属情報を加味することができ、該情報は、解析対象物上で又は風洞の流れ特性において与えられるものではない。この付属情報については、決められた流線、決められた圧力分布、隠蔽が想定される解析対象物の特徴（例えば、エンジンのビーム（梁）又は高揚力支援装置）とすることができる。
【００４５】
プログラム要素の別の典型的な実施形態によると、複数の個別的測定を、同一の制御パラメータ及び異なる対象構造で評価できる。よって、使用者は、各種の対象構造、例えば同一環境条件での様々なエンジン直径等をより詳しく解析できる。
【００４６】
プログラム要素の別の典型的な実施形態によると、複数の個別的測定を、同一若しくは異なる制御パラメータ及び同一若しくは異なる対象構造で統計的に評価できる。個々の測定を同一のパラメータ及び同一の対象構造で評価する場合に、調整可能な誤差閾値を、プログラム要素によって決定できる。よって、決められた数の有効な測定結果が得られると、別の制御パラメータ及び対象構造でもって測定が続行される。これは自動的に実行できる。このように、測定の信頼性が大幅に高まるので、誤差記録又は誤差計算を均等化できる。
【００４７】
プログラム要素の別の典型的な実施形態によると、測定のパラメータのインクリメント（増分）を制御可能に変更することができ、よって使用者は臨界的推移、例えば乱流からはく離した流れ（ｄｅｔａｃｈｅｄ  ｃｕｒｒｅｎｔ）への推移において、より頻繁に測定結果が得られるように、インクリメントを良好に調整できる。プログラム要素を用いて、同様にヒステリシス曲線を連続した画像評価によって自動的に決定できる。
【００４８】
別の典型的な実施形態によると、設備はさらに、流れ要素を風洞内の解析対象物に取り付けるための取付要素をさらに備えることができる。この取付要素は接着片とすることができ、該接着片は、１つ以上の流れ要素と比較される、異なる色合いを有する。
【００４９】
本発明の別の典型的な実施形態によると、設備はさらに入力装置（例えば、グラフィック・ユーザ・インターフェース）を備え、該入力装置を用いて、解析対象物を制御することができ、及び／又はパラメータを入力できる。
【００５０】
流れ要素は、例えば、フィラメント又は針から構成することができ、これらは解析対象物に対して自由自在に取り付け可能とされる。
【００５１】
装置及び／又は設備の実施形態はまた、方法やコンピュータ読み取り可能な記録媒体、プログラム要素にも適用され、その逆もまた同様である。
【００５２】
次に、本発明をさらに明確化し、より深く理解するために、添付図面を参照して実施形態についてさらに詳細に説明する。
【００５３】
なお、図に表現したものは概略的であって、正確な縮尺ではない。
【発明を実施するための最良の形態】
【００５４】
図１は、本発明の典型的な実施形態による風洞測定を行うための装置構成を示す。
【００５５】
この設備は風洞６を備え、該風洞には解析すべき対象物１（例えば、航空機の縮尺模型）が配置される。記録装置２（例えば、カメラ）は通常、風洞外に位置するが、これは気流を妨げないようにするためである。記録装置２によって記録された画像は、プロセッサ３（例えば、コンピュータのマイクロプロセッサ）に送出される。使用者は、入力装置５を介して、風洞測定又は評価のための決められたパラメータを入力できる。画像から得られた結果は、表示装置４（例えば、モニタ）上に映し出され、使用者に表示できる。
【００５６】
解析対象物１について流れ特性を分析する際に、流れ要素（図示せず）がフィラメントの形態をもって、対象物１の表面に接着される。
【００５７】
対象物１に対して気流が理想的に当たる場合、フィラメントは、対象物１の表面上で平らに横たわる。流れが妨げられると、フィラメントは表面から離れる方向に動き、空間的に揺れ動く。
【００５８】
本発明の解析目的は、解析対象物１の特性をさらに迅速かつ正確に調べるために、プロセッサ３上でフィラメント及びその特性を処理できるようにすることである。そして、記録装置２が、流れ試験、つまり風洞測定中に、解析対象物１とこれに位置するフィラメントを記録する。次に、記録した画像は、画像処理によってプロセッサ３を用いて解析され、フィラメントが識別され及び／又は区分され、個別化された画像としてコンピュータのハードドライブ（固定記憶）装置に記憶保持される。
【００５９】
記録装置２は、カラーカメラ（例えば、ＣＣＤ型又はＣＭＯＳ型のカラーカメラ）とすることができ、該記録装置によって複数の色を区別できる。このことは、記録画像の情報密度を増加させることにつながる。フィラメントヘッドは接着片に挿入され、該接着片がその後、模型１に接着される。フィラメントと接着片に別の色を選択できる場合に、フィラメントヘッドが、カラー記録において、格段に安定して識別可能となることは明らかである。
【００６０】
また、フィラメントについての各種の物理的特性、剛性、直径、表面構造等を選択でき、例えば、指定されたフィラメントの色に加えて、測定に係る多量の情報量を得ることができる。例えば、小さな直径のフィラメント、又は滑らかな表面構造をもったフィラメントを用いると、対象物１上の流れが殆ど妨げられず、測定の質が大幅に高まる。
【００６１】
対象物１及びフィラメントの記録画像は、測定中又はその後、さらに処理される。そしてこれは、フィラメントの特性や、これにとともに流れ特性をさらに明らかにするため、フィラメントが対象物１から区分化される場合に有利である。このために、最初、幾何学的に正確なフィラメント位置が決定される。
【００６２】
本発明によると、プロセッサ３は、例えば、画像におけるフィラメントの色相、明度、又は彩度に基づいて、記録画像のフィラメント位置を識別し、次いでこのフィラメントを区分化できる。
【００６３】
この区分化されたフィラメント画像に基づいて、フィラメントの幾何学的特徴を計算できる。フィラメント画像から、例えば、フィラメントの重心位置、表面積、軸率、方向を識別できる。例えば、重心はフィラメント位置を示し、方向はフィラメントの配位を示し、表面積及び軸率は、フィラメントが伸長しているか、又は該フィラメントが速く動いているかを示す。
【００６４】
フィラメントを迅速かつ確実に位置付けするために、該フィラメントを一定の間隔で接着片に挿入することができ、これにより、周期的なフィラメントパターンが形成されるとともに、フーリエ解析を使用し、幾何学変換と組み合わせることで、フィラメント自身がさらに迅速かつ確実に位置付けされる。
【００６５】
フィラメントをさらに良好にパラメータ化するために、インタレース（飛び越し走査）ビデオシーケンスにより、フィラメントの速度を決定するという可能性が存在する。インタレースの完成画像は２枚の部分画像からなり、すなわち、第１の部分画像が完成画像の奇数ラインを含み、第２の部分画像が完成画像の偶数ラインを含む、これらの画像から構成される。これらの部分画像は、指定された一時的な間隔をもって記録されることで、フィラメントの第１の部分画像が所定位置で記録され、同フィラメントの第２の部分画像が別の位置で記録される。対象とする距離が指定時刻で認識されると、運動速度を決定できる。誤った測定結果を最小限に抑えるために、サンプリング定理を採用できることが分かった。
【００６６】
識別されてパラメータ化されたフィラメントはさらに、使用者に対してグラフィック表示され、直ちに又はその後に処理することができる。このために、コンピュータプログラムによって、フィラメントは、決定されたフィラメントの状態（不かく乱状態、かく乱状態、はく離状態）に従って色分けして表示することができ、例えば、不かく乱状態のフィラメントが「緑」、かく乱状態のフィラメントが「黄」、はく離状態のフィラメントが「赤」で表示される。
【００６７】
フィラメントの色相は、幾何学的特徴、例えば、重心、表面積、軸率、又は方向の関数として、これに対応する表現で表示することができ、流れ状態同士の間の移行を、色の連続的な移行として識別できる。これによって、かなり差別化された視覚的解析が離散的表現として可能となる。
【００６８】
あるいは、解析対象物（例えば、航空機の模型）のグラフィック表現は、所謂ボロノイセル（Ｖｏｒｏｎｏｉ  ｃｅｌｌ）に分割できる。各ボロノイセルにおいてフィラメントが位置付けされ、該フィラメントはボロノイセルの中心に位置される。各ボロノイセルはそれらの点を含み、複数の点は、予め決められた数的指標の意味合いをもって、他の全てのセルの中心よりもこのセルの中心に対してより近づくか、あるいは、他の全てのセルの中心よりもこのセルの中心に密集する。ボロノイセルは、重複なしに、グラフィックな表現を完全に網羅する。このボロノイセルは、それらの中心点においてフィラメントの特性に従ってカラー化されることで、解析対象物１に対して、流れの挙動が完全に反映される。
【００６９】
ボロノイセルを用いる以外に、連続した色相推移の補間を使用することにより、フィラメント間の領域もまた表現でき、連続表示が得られる。
【００７０】
グラフィック表示により、パラメータ化されたフィラメントに加えて、解析対象物１の真の表示を重ね合わせることができ、当該対象物上でのフィラメント位置を直接的に識別できる。多数の記録装置を用いる場合、使用者に３次元映像を提供できることで、使用者は、解析されたフィラメントに係る流れについて直接的で空間的な印象を得る。
【００７１】
また、この可視化において、計算データには、例えば流線、圧力分布、又は光学的に遮蔽された構造的特徴（例えば、エンジンのビーム（梁）等）が挙げられる。こうして、付加的又は仮想的に与えられる対象物１について流れの挙動をシミュレートできる。
【００７２】
また、様々な測定を比較する可能性が存在する。各フィラメントについて、一方では、同一のパラメータ設定での偏差を視覚化でき、他方では、例えば、翼の模型上でのエンジンの影響を視覚化できる。また異なる流れ状態間の境界線を、解析される翼の取り付け角の関数として解析できる。
【００７３】
さらには、装置によって、同一のパラメータセットを用いた多数の個別測定を組み合わせることができ、統計学的に有意なステートメント（計算報告）を計算できる。例えば、測定の時間及び数を制御できるが、これは、測定が別の構成でもって続行される前に、それぞれの誤差限界が選択した閾値に達しないようにするためである。統計学的に有効なデータは、対象となる流れの画像（流れ地図）を編集するのに役立つ。
【００７４】
さらに、パラメータ、例えば、取り付け角のインクリメント（増分）を制御でき、これは、最も詳細な測定結果が得られるように、インクリメントを、対象となる流れ条件において適応的に最小化するためである。
【００７５】
また、流れ状態同士の移行過程又は逆過程を選択的に解析でき、これは、例えば一定のパラメータセットを用いて流れ状態の振動的な挙動を解析することで行える。流れ状態が変化する限界を、周期的に超える場合、特に、連続する画像の評価により、ヒステリシス曲線を自動的に決定する可能性が存在する。
【００７６】
図１の装置構成ではさらに、特殊な流れ状況において入力装置５を介して対話式解析を行う可能性が存在する。これに関連して、入力装置５（例えば、コンピュータのマウス及び／又はキーボード）を用いて、試行対象物１の範囲を選択して解析できる。例えば、試行対象物１の所望の範囲に印をつけて、所望の流れの挙動（例えば、かく乱状態と、はく離した流れ状態との間）を提供し、その際に装置は、選択した対象物の領域に対して所望の監視状態が生じるように、例えば、対象物１の取り付け角又は他の制御パラメータを変化させる。
【００７７】
この時点で、入力装置を介して模型又は風洞のパラメータを変化させることにより、手動で実験を行うことも可能である。
【００７８】
また、対象物の配位又は形状、及び風洞の流れ特性について、入力装置を介して変化させることができ、マッハ数を変えられ、あるいは高揚力支援装置のフラップを引き込み又は伸展させることができる。
【００７９】
さらに、測定誤差の発生を最小化する可能性が存在する。所謂幾何学的補正が可能であり、この場合にフィラメント同士の近接関係が使用される。例えば、フィラメントが正しく識別されず、よって該フィラメントの位置での流れ状態について如何なるステートメントも識別されない場合には、近接する、誤差なしに決定されたフィラメントについての幾何学的変換により、不正確に測定されたフィラメントの幾何学的特性を計算する。
【００８０】
なお、「備える」という語は、その他の要素又はステップを排除せず、また、「１つの」は、複数を排除しないことに注意を要する。また、留意すべきことは、前記実施形態の１つを参照して述べた特徴又はステップが、他の前述の実施形態の異なる特徴又はステップと組み合わせて使用できることである。請求項における参照符号は、限定の意味に解すべきでない。
【図面の簡単な説明】
【００８１】
【図１】本発明の典型的な実施形態による装置構成を示す概略図である。
【図１】
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【国際調査報告】
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