GPU acceleration of edge detection algorithm based on local variance and integral image: application to air bubbles boundaries extraction

Accurate detection of air bubbles boundaries is of crucial importance in determining the performance and in the study of various gas/liquid two-phase flow systems. The main goal of this Accurate detection of air bubbles boundaries is of crucial importance in determining the performance and in the study of various gas/liquid two-phase flow systems. The main goal of this Accurate detection of air bubbles boundaries is of crucial importance in determining the performance and in the study of various gas/liquid two-phase flow systems. The main goal of this work is edge extraction of air bubbles rising in two-phase flow in real-time. To accomplish this, a fast algorithm based on local variance is improved and accelerated on the GPU to detect bubble contour. The proposed method is robust against changes of intensity contrast of edges and capable of giving high detection responses on low contrast edges. This algorithm is performed in two steps: in the first step, the local variance of each pixel is computed based on integral image, and then the resulting contours are thinned to generate the final edge map. We have implemented our algorithm on an NVIDIA GTX 780 GPU. The parallel implementation of our algorithm gives a speedup factor equal to 17x for high resolution images (1024×1024 pixels) compared to the serial implementation. Also, quantitative and qualitative assessments of our algorithm versus the most common edge detection algorithms from the literature were performed. A remarkable performance in terms of results accuracy and computation time is achieved with our algorithm. work is edge extraction of air bubbles rising in two-phase flow in real-time. To accomplish this, a fast algorithm based on local variance is improved and accelerated on the GPU to detect bubble contour. The proposed method is robust against changes of intensity contrast of edges and capable of giving high detection responses on low contrast edges. This algorithm is performed in two steps: in the first step, the local variance of each pixel is computed based on integral image, and then the resulting contours are thinned to generate the final edge map. We have implemented our algorithm on an NVIDIA GTX 780 GPU. The parallel implementation of our algorithm gives a speedup factor equal to 17x for high resolution images (1024×1024 pixels) compared to the serial implementation. Also, quantitative and qualitative assessments of our algorithm versus the most common edge detection algorithms from the literature were performed. A remarkable performance in terms of results accuracy and computation time is achieved with our algorithm. work is edge extraction of air bubbles rising in two-phase flow in real-time. To accomplish this, a fast algorithm based on local variance is improved and accelerated on the GPU to detect bubble contour. The proposed method is robust against changes of intensity contrast of edges and capable of giving high detection responses on low contrast edges. This algorithm is performed in two steps: in the first step, the local variance of each pixel is computed based on integral image, and then the resulting contours are thinned to generate the final edge map. We have implemented our algorithm on an NVIDIA GTX 780 GPU. The parallel implementation of our algorithm gives a speedup factor equal to 17x for high resolution images (1024×1024 pixels) compared to the serial implementation. Also, quantitative and qualitative assessments of our algorithm versus the most common edge detection algorithms from the literature were performed. A remarkable performance in terms of results accuracy and computation time is achieved with our algorithm

An efficient algorithm for overlapping bubbles segmentation

Image processing is an effective method for characterizing various two-phase gas/liquid flow systems. However, bubbly flows at a high void fraction impose significant challenges such as diverse bubble shapes and sizes, large overlapping bubble clusters occurrence, as well as out-of-focus bubbles. This study describes an efficient multi-level image processing algorithm for highly overlapping bubbles recognition. The proposed approach performs mainly in three steps: overlapping bubbles classification, contour segmentation and arcs grouping for bubble reconstruction. In the first step, we classify bubbles in the image into a solitary bubble and overlapping bubbles. The purpose of the second step is overlapping bubbles segmentation. This step is performed in two subsequent steps: at first, we classify bubble clusters into touching and communicating bubbles. Then, the boundaries of communicating bubbles are split into segments based on concave point extraction. The last step in our algorithm addresses segments grouping to merge all contour segments that belong to the same bubble and circle/ellipse fitting to reconstruct the missing part of each bubble. An application of the proposed technique to computer generated and high-speed real air bubble images is used to assess our algorithm. The developed method provides an accurate and computationally effective way for overlapping bubbles segmentation. The accuracy rate of well segmented bubbles we achieved is greater than 90 % in all cases. Moreover, a computation time equal to 12 seconds for a typical image (1 Mpx, 150 overlapping bubbles) is reached

Dynamique spatio-temporelle d'un jet d'air libre évoluant à nombre de Reynolds modéré

Ce travail présente des résultats expérimentaux pour un jet d'air libre injecté dans l'air ambiant à nombre de Reynolds 1600. La dynamique du jet est observée par visualisation des images de l'écoulement des fumées d'encens enregistrées par une caméra rapide. Une analyse temporelle des séries d'images acquises a permis de mettre en évidence les détails du comportement de l'écoulement. Les résultats démontrent l'existence d'anneaux tourbillonnaires au bord du jet. La taille, la distribution et la fréquence d'apparition de ces anneaux tourbillonnaires sont examinées

Contribution a l'etude experimentale des instabilites thermoconvectives entre spheres en rotation

SIGLECNRS TD Bordereau / INIST-CNRS - Institut de l'Information Scientifique et TechniqueFRFranc

Numerical study of amplitude and frequency effects upon a pulsating jet

International audienceSinusoidal pulsation effects on a turbulent plane jet are investigated numerically. In the nozzle exit, the flow is characterized by a uniform temperature, and submitted to a longitudinal and periodic velocity disturbance: (u) over bar (x, y, t) = (u) over bar (0) + a sin (omega t). Upon mixing the spreading and heat exchange with the surrounding medium, properties are influenced obviously by pulsation in the potential core region but they are similar to the steady jet after the end of the potential core. (C) 2015 Elsevier Ltd. All rights reserved

Visualisation et mesures expérimentales dans un jet rond évoluant à nombre de Reynolds modéré

L’objectif de ce travail est d’étudier les instabilités de Kelvin-Helmholtz apparaissant dans un jet de fluide monophasique évoluant à nombres de Reynolds modérés. L’étude porte sur la région proche de la buse d’éjection (la zone de transition), et elle est localisée sur l’évolution dans l’espace et dans le temps des instabilités aérodynamiques spécifiques à ce type d’écoulement. Dans cette étude expérimentale, les instabilités sont décrites qualitativement puis quantitativement à l’aide de la technique de tomographie par plan laser associée aux opérateurs de traitement d’images. On s’intéresse en particulier à l’étude des structures générées par l’instabilité des jets ainsi que la détermination de leurs paramètres caractéristiques

Caractéristiques dynamiques et thermiques d'un jet axisymétrique à propriétés variables : effet de la flottabilité

On propose, dans ce présent travail, des solutions numériques pour un écoulement stationnaire de type jet axisymétrique en régime laminaire. La variation des propriétés comme la masse volumique, la viscosité et la conductivité thermique avec la température est tenue en compte dans la formulation du problème. La variation du nombre de Prandtl avec la température est négligée. L'effet de l'écart de température entre le jet et le milieu ambiant est analysé en fonction du rapport des températures initiales Λ, pour les deux cas (Λ = T0/T∞ > 1 et Λ = T0/T∞ < 1). L'effet des conditions d'émission (dites initiales) est aussi pris en compte dans cette étude, pour deux types de profils de vitesse et de température : uniforme et parabolique. La solution des équations régissant l'écoulement de type jet à propriétés variables est obtenue par une méthode aux différences finies. Les grandeurs analysées sont la vitesse et la température au centre, la vitesse et la température modifiées au centre, la demi-épaisseur dynamique et thermique du jet. Les deux régimes de convection mixte et forcée sont étudiés. Les résultats obtenus sont comparés à ceux proposés par d'autres auteurs, qui ont considéré deux contraintes d'intégration basées sur la conservation de la quantité de mouvement et de l'énergie qui remplacent, pour la résolution des équations, les conditions d'émission à la sortie de la buse. La comparaison des résultats obtenus par le présent modèle et ceux obtenus pour le cas où les propriétés sont prises constantes ainsi que ceux obtenus par d'autres auteurs est réalisée. Nos résultats et ceux proposés par ces auteurs montrent un accord satisfaisant uniquement dans la région loin de la buse, où les forces de flottabilité l'emportent sur les forces d'inertie

Study of the rise of a single/multiple bubbles in quiescent liquids using the VOF method

International audienceno abstrac