Caracterización de la coalescencia de burbujas en columnas verticales turbulentas mediante la aplicación de técnicas de análisis de secuencias de vídeo

Abstract

A lo largo de este proyecto se ha realizado el estudio, diseño, implementación y evaluación de un sistema autónomo de visión computacional, capaz de llevar a cabo la localización, medida de su sección transversal, y el seguimiento de múltiples objetos de morfología variable en el tiempo; dichos objetos están formados por burbujas de aire inmersas en un fluido en el interior de columnas verticales turbulentas. Su desarrollo se ha llevado a cabo en Matlab, requisito impuesto por el proyecto de investigación en el que se enmarca. El sistema autónomo de visión computacional, desarrollado en el PFC, cumple con los objetivos fijados de caracterización del entorno, donde se realiza la detección, localización espacial y medida de la sección de los objetos, incluyendo la detección de posibles solapes y su desglose, así como su seguimiento en los sucesivos frames (fotogramas) disponibles. Se ha implementado un sistema de adquisición de datos robusto que permite obtener, a parte de la medida de las secciones de los múltiples objetos existentes en cada frame, las trayectorias de dichos objetos para su posterior análisis. Como punto de partida se presenta una introducción, donde se lleva a cabo una explicación del escenario en el que se encuentra en el proyecto, para después comentar los métodos considerados e implementados para el cumplimiento de requisitos. Así se presenta una explicación de las consideraciones y condiciones de cada mecanismo implementado. Con el fin de poder obtener una correcta visión de la problemática presente en el proyecto y la posterior evaluación del sistema desarrollado, en el parte experimental se han realizado baterías de pruebas de cada una de las etapas del sistema, centrándose en la mejora de cada una de ellas (segmentación, extracción de características, obtención de trayectorias, detección de oclusiones…). Finalmente se evalúa el redimiendo global del sistemas desarrollado, presentando las conclusiones, así como futuras líneas de trabajoThroughout this Final Master Project, the study, design, implementation and evaluation of an autonomous software for localization and trucking of multiple objects with no constant shape has been developed; these objects are composed by air bubbles which are moving in liquid vertical turbulent columns. Its development and implementation has been carried out in Matlab, a requirement posed by the research project where this software will be used. This autonomous software accomplishes the established requirements of characterization, data acquisition, object localization and its section area measurement; as well as, the detection of possible overlapped objects, getting the identification of the shapes/area of each one, and their trucking in the consecutive frames. A robust acquisition data system has been implemented; beside the measurement of the section area of multiple objects simultaneously, it allows getting the path followed by each object for a later analysis. The starting point consists of an introduction which contains an explanation of the project scenario; followed by a description of the methods that have been implemented in order to achieve the objectives; also some considerations on their application in the project has been presented and discussed. The test procedure to get a general point of view of the scenario and the evaluation of the software are presented in the final chapters. Finally, the global performance of this system is evaluated. To finish, some conclusions are included along with possible future lines of study