Collaboration corrélation – méthode variationnelle pour une estimation robuste du flot optique

Abstract

Ce travail présente une nouvelle approche collaborative dédiée à la mesure de la vitesse en mécanique des fluides expérimentale à partir d’une séquence d’images d’un écoulement. La technique proposée combine la robustesse des méthodes de corrélation avec la grande densité d’information fournie par les méthodes variationnelles. En analyse du mouvement l’estimation multi-échelle est classiquement abordée par un schéma multi résolution. Cette technique s’appuie sur la construction d’une pyramide d’images obtenues par filtrage gaussien et sous-échantillonnage. Dans le cas d’images de particules transportées par un écoulement, la multi-résolution peut conduire à gommer une perte de l’information. C’est le cas en particulier pour les particules de petites tailles (i.e. inférieures ou égales à 2 pixels) se déplaçant rapidement. Par analyse successive sur des fenêtres de différentes tailles, les méthodes de corrélation ne présentent pas cette faiblesse, mais introduisent une limitation par un filtrage passe-bas du champ des vitesse. Dans ce contexte, la construction d’un schéma collaboratif vise à tirer du meilleur des deux approches sans en supporter les inconvénients. Le nouveau schéma proposé peut être vu soit comme un renforcement des techniques de flot optique dédiées aux écoulements vers plus de robustesse, soit comme une amélioration des méthodes de corrélation vers une estimation plus dense du mouvement. La technique résultante, plus robuste au bruit et aux observations aberrantes, fournit des champs de déplacement denses. La validation est effectuée sur des séquences d’images synthétiques de particules construites à partir de simulation numérique directes et de simulation des grandes échelles d’écoulements à partir de simulations numériques directes et de simulations des grandes échelles d’écoulements turbulents. La méthode st également testée à partir des visualisations expérimentales d’images de particules dans les sillages d’un barreau à Re=3900. Des comparaisons sont effectuées avec les techniques de flot optique et de corrélation.