Name: image-based lagrangian particle tracking in bed-load experiments
Uploaded: 2017-07-20T15:00:00
Duration: 10 min 32 s
Description: Watch this Scientific Journal Video about Image-based Lagrangian Particle Tracking in Bed-load Experiments at JoVE.com

यह काम यूरोपीय संघ के 7 वें फ्रेमवर्क कार्यक्रम के माध्यम से, रिसर्चर्स के प्रशिक्षण और कैरियर विकास के शोधकर्ताओं (मैरी क्यूरी - एफपी 7-पीईपीईएल -2012-आईटीएन) के माध्यम से अनुसंधान कार्यकारिणी एजेंसी द्वारा समर्थित था, जो आरंभिक प्रशिक्षण नेटवर्क (आईटीएन) हाइटेक &quot;हाइड्रोडायनामिक ट्रांसपोर्ट इन पारिस्थितिकी क्रिटिकल हिटरोजीनियस इंटरफेस&quot; (नंबर 316546)। यह Politecnico di Milano के पोलो टेरीटोरियाले डि लेको द्वारा भी समर्थित था एक प्रयोगशाला के रूप में पोलिटेकनिको डी मिलानो को एसएस द्वारा एक यात्रा के दौरान प्रयोग किए गए थे। लेखकों का समर्थन करने के लिए लेखकों ने टैर्सिसियो फाजनी, स्टीफानिया गबरबी, फ्रांसेस्को मोतिनी (पॉलिटेक्निक डि मिलानो में बीएससी छात्र) और सेय्यद अब्बास होसेनी-सदाबादी (हायटेक प्रोजेक्ट के साथी और पॉलिटेक्निक डि मिलानो में पीएचडी छात्र) का धन्यवाद किया है। प्रयोगात्मक गतिविधि और डेटा विश्लेषण। लेखक एस प्रदान करने के लिए प्रो। रोजर नुक्स (कैंटरबरी विश्वविद्यालय, क्राइस्टचर्च, न्यूजीलैंड) का कृतज्ञतापूर्वक धन्यवाद करते हैं।सॉफ्टवेयर की कगार पर और लगातार सलाह अंत में, लेखकों ने जव प्रबंधन संपादक और उनके तीनों समीक्षकों को उनके विचार-विमर्श के सुझावों और सुझावों के लिए धन्यवाद दिया है, जिसके लिए पांडुलिपि में काफी सुधार किया जा सकता है।

<ol>
	<li>Francis, J. R. D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Experiments+on+the+motion+of+solitary+grains+along+the+bed+of+a+water-stream.">Experiments on the motion of solitary grains along the bed of a water-stream.</a> Proc Royal Soc London, A. 332, 443-471 (1973).</li><li>Drake, T. G., Shreve, R. L., Dietrich, W. E., Whiting, P. J., Leopold, L. B. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Bedload+transport+of+fine+gravel+observed+by+motion-picture+photography.">Bedload transport of fine gravel observed by motion-picture photography.</a> J Fluid Mech. 192, 193-217 (1988).</li><li>Campagnol, J., Radice, A., Ballio, F., Nikora, V. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Particle+motion+and+diffusion+at+weak+bed+load:+accounting+for+unsteadiness+effects+of+entrainment+and+disentrainment.">Particle motion and diffusion at weak bed load: accounting for unsteadiness effects of entrainment and disentrainment.</a> J Hydraul Res. 53 (5), 633-648 (2015).</li><li>Fathel, S. L., Furbish, D. J., Schmeeckle, M. W. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Experimental+evidence+of+statistical+ensemble+behavior+in+bed+load+sediment+transport.">Experimental evidence of statistical ensemble behavior in bed load sediment transport.</a> J Geophys Res: Earth Surf. 120 (11), 2298-2317 (2015).</li><li>Lajeunesse, E., Malverti, L., Charru, F. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Bedload+transport+in+turbulent+flow+at+the+grain+scale:+experiments+and+modeling.">Bedload transport in turbulent flow at the grain scale: experiments and modeling.</a> J Geophys Res: Earth Surf. 115, F04001 (2010).</li><li>Tsakiris, A. G., Papanicolaou, A. N., Lauth, T. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Signature+of+bedload+particle+transport+mode+in+the+acoustic+signal+of+a+geophone.">Signature of bedload particle transport mode in the acoustic signal of a geophone.</a> J Hydraul Res. 52 (2), 185-204 (2014).</li><li>Mendes, L., Antico, F., Sanches, P., Alegria, F., Aleixo, R., Ferreira, R. M. L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=A+particle+counting+system+for+calculation+of+bedload+fluxes.">A particle counting system for calculation of bedload fluxes.</a> Meas Sci Technol. 27 (12), 125305 (2016).</li><li>Heays, K. G., Friedrich, H., Melville, B. W., Nokes, R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Quantifying+the+dynamic+evolution+of+graded+gravel+beds+using+Particle+Tracking+Velocimetry.">Quantifying the dynamic evolution of graded gravel beds using Particle Tracking Velocimetry.</a> J Hydraul Eng. 140 (7), 04014027 (2014).</li><li>Radice, A., Malavasi, S., Ballio, F. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Solid+transport+measurements+through+image+processing.">Solid transport measurements through image processing.</a> Exp Fluids. 41 (5), 721-734 (2006).</li><li>Radice, A., Ballio, F. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Double-average+characteristics+of+sediment+motion+in+one-dimensional+bed+load.">Double-average characteristics of sediment motion in one-dimensional bed load.</a> Acta Geophys. 56 (3), 654-668 (2008).</li><li>Radice, A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Use+of+the+Lorenz+curve+to+quantify+statistical+nonuniformity+of+sediment+transport+rate.">Use of the Lorenz curve to quantify statistical nonuniformity of sediment transport rate.</a> J Hydraul Eng. 135 (4), 320-326 (2009).</li><li>Radice, A., Ballio, F., Nikora, V. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=On+statistical+properties+of+bed+load+sediment+concentration.">On statistical properties of bed load sediment concentration.</a> Water Resou. Res. 45 (6), W06501 (2009).</li><li>Radice, A., Ballio, F., Nikora, V. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Statistics+and+characteristic+scales+for+bed+load+in+a+channel+flow+with+sidewall+effects.">Statistics and characteristic scales for bed load in a channel flow with sidewall effects.</a> Acta Geophys. 58 (6), 1072-1093 (2010).</li><li>Campagnol, J., Radice, A., Ballio, F. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Scale-based+statistical+analysis+of+sediment+fluxes.">Scale-based statistical analysis of sediment fluxes.</a> Acta Geophys. 60 (6), 1744-1777 (2012).</li><li>Radice, A., Nikora, V., Campagnol, J., Ballio, F. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Active+interactions+between+turbulence+and+bed+load:+Conceptual+picture+and+experimental+evidence.">Active interactions between turbulence and bed load: Conceptual picture and experimental evidence.</a> Water Resour Res. 49 (1), 90-99 (2013).</li><li>Campagnol, J., Radice, A., Nokes, R., Bulankina, V., Lescova, A., Ballio, F. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Lagrangian+analysis+of+bed-load+sediment+motion:+database+contribution.">Lagrangian analysis of bed-load sediment motion: database contribution.</a> J Hydraul Res. 51 (5), 589-596 (2013).</li><li>Ballio, F., Radice, A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Fluctuations+and+time+scales+for+bed-load+sediment+motion+over+a+smooth+bed.">Fluctuations and time scales for bed-load sediment motion over a smooth bed.</a> Int J Sediment Res. 30 (4), 321-327 (2015).</li><li>Hosseini-Sadabadi, S. A., Radice, A., Ballio, F., Rowi&#324;ski, P. M., Marion, A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=An+analysis+of+entrainment+and+deposition+rate+fluctuations+in+weak+bed+load+transport.">An analysis of entrainment and deposition rate fluctuations in weak bed load transport.</a> Hydrodynamic and mass transport at freshwater aquatic interfaces. , 333-342 (2016).</li><li>Papanicolaou, A. N., Diplas, P., Balakrishnan, M., Dancey, C. L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Computer+vision+technique+for+tracking+bed+load+movement.">Computer vision technique for tracking bed load movement.</a> J Comput Civil Eng. 13 (2), 71-79 (1999).</li><li>Ramesh, B., Kothyari, U. C., Murugesan, K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Near-bed+particle+motion+over+transitionally-rough+bed.">Near-bed particle motion over transitionally-rough bed.</a> J Hydraul Res. 49 (6), 757-765 (2011).</li><li>Amir, M., Nikora, V., Witz, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=A+novel+experimental+technique+and+its+application+to+study+the+effects+of+particle+density+and+flow+submergence+on+bed+particle+saltation.">A novel experimental technique and its application to study the effects of particle density and flow submergence on bed particle saltation.</a> J Hydraul Res. 55 (1), 101-113 (2017).</li><li>Ettema, R., Garc&#236;a, M. H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Ice+effects+on+sediment+transport+in+rivers.">Ice effects on sediment transport in rivers.</a> Sedimentation Engineering. , 613-648 (2008).</li><li>Knack, I., Shen, H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Sediment+transport+in+ice-covered+channels.">Sediment transport in ice-covered channels.</a> Int J Sediment Res. 30 (1), 63-67 (2015).</li><li>Goring, D. G., Nikora, V. I. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Despiking+acoustic+Doppler+velocimeter+data.">Despiking acoustic Doppler velocimeter data.</a> J Hydraul Eng. 128 (1), 117-126 (2002).</li><li>Nowak, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Wall+shear+stress+measurement+in+a+turbulent+pipe+flow+using+ultrasound+Doppler+velocimetry.">Wall shear stress measurement in a turbulent pipe flow using ultrasound Doppler velocimetry.</a> Exp Fluids. 33 (2), 249-255 (2002).</li><li>McCuen, R. H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=.">.</a> Microcomputer applications in statistical hydrology. , (1993).</li><li>Lloyd, P. M., Ball, D. J., Stansby, P. K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Unsteady+surface-velocity+field+measurement+using+particle+tracking+velocimetry.">Unsteady surface-velocity field measurement using particle tracking velocimetry.</a> J. Hydraul. Res. 33 (4), 519-534 (1995).</li><li>Radice, A., Aleixo, R., Hosseini-Sadabadi, S. A., Sarkar, S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=On+image+grabbing+and+processing+for+measurement+of+geophysical+flows.">On image grabbing and processing for measurement of geophysical flows.</a> Proc. HydroSenSoft 2017, International Symposium and Exhibition on Hydro-Environment Sensors and Software. , (2017).</li><li>Hosseini-Sadabadi, S. A., Radice, A., Ballio, F. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Post-processing+of+particle+tracking+data+for+phenomenological+depiction+of+weak+bed-load+sediment+transport.">Post-processing of particle tracking data for phenomenological depiction of weak bed-load sediment transport.</a> Proc. River Flow 2016. VIII Int. Conf. on Fluvial Hydraulics, St. , 780-786 (2016).</li></ol>

लेखकों ने घोषणा की कि उनके पास कोई प्रतिस्पर्धात्मक वित्तीय हित नहीं है

कण विज़ुअलाइज़ेशन के साथ बेड लोड लोड ट्रांसपिंग को डिजाइन करना एक प्रयोगात्मक कॉन्फ़िगरेशन और हार्डवेयर टूल्स, फ्लो मापन, कण सीडिंग और विज़ुअलाइज़ेशन, और इमेज विश्लेषण की पसंद सहित कई चरणों में शामिल है। प्रत्येक चरण में बदलावों के फायदे और नुकसान हैं। इस पांडुलिपि में प्रस्तुत प्रोटोकॉल की मुख्य विशेषताएं इस प्रकार हैं: (i) एक दबावयुक्त प्रवाह और एक निश्चित कच्चा बिस्तर का उपयोग करना, (ii) फिक्स्ड बेड कलर को एक विपरीत रंग वाले बिस्तर लोड कणों की कम संख्या को बोना (iii) प्राकृतिक प्रकाश का उपयोग करना, और (iv) एक दूसरे के साथ जुड़ने के लिए स्वतंत्र ट्रैक सेट प्राप्त करने के लिए कई कैमरों का उपयोग करना प्रायोगिक विधि और डेटा प्रोसेसिंग, बिस्तर माप भार को अंतिम माप के लिए विश्वसनीय ढंग से ट्रैक करने में सक्षम बनाता है। कवर प्रवाह चलती कणों के एक इष्टतम दृष्टि की गारंटी देता है। हालांकि तय बिस्तर हालांकि, कुछ प्रक्रियाओं का अवलोकन रोकता है ( उदाहरण के लिए , वेड़ी के साथ जुड़ा हुआ)<html> मैं सक्रिय बिस्तर लोड परत के भीतर तलछट कणों के विस्थापन), और इस प्रकार तकनीक की प्रयोज्यता को कमजोर बेड लोड में सीमित करता है। केवल 100 सेकंड की फिल्म का उपयोग करके प्राप्त डेटा के नमूनों का आकार अपेक्षाकृत छोटा था। हालांकि, छवि अधिग्रहण और प्रसंस्करण के प्रयोगात्मक अवधि को लंबा करके नमूना आकार को आसानी से बढ़ाया जा सकता है। कणों की सीमित मात्रा में भोजन करने के लिए पर्याप्त रूप से उच्च दर पर भोजन करने के लिए अधिक प्रयोगात्मक समय की आवश्यकता होती है; लेकिन गति में कणों की छोटी एकाग्रता और विभिन्न रंगों के उपयोग के कारण अपेक्षाकृत सीधा कण ट्रैकिंग के कारण यह प्रयास के लायक है, जिनमें से दोनों ट्रैकिंग गलतियों की संभावना को कम करते हैं। प्रयोग में प्राकृतिक प्रकाश का प्रयोग प्रकाश उपकरणों की आवश्यकता से बचा जाता है; हालांकि, एक नकारात्मक पक्ष यह है कि अच्छा प्रकाश मौसम की स्थितियों पर निर्भर करता है कण हॉप लंबाई और अवधि के CFDs में दर्शायाG &quot;&gt; चित्रा 4 सबसे अधिक के रूप में सबसे कम मूल्यों को दिखाता है। हॉप लंबाई और अवधि का सबसे बड़ा मापा मूल्य क्रमश: 600 मिमी और 7 एस था। यह साहित्य 4 , 16 , 30 से समान मूल्यों की तुलना में काफी बड़ा था , लंबे समय तक ट्रैक को मापने से लंबे समय तक कण होप्स के जोखिम को चलाता है। दो कैमरों का उपयोग करने का लाभ यह स्पष्ट है कि एक कैमरा के पास लगभग 850 मिमी की फोकस क्षेत्र की लंबाई थी, जो कि हॉप लंबाई मानों की तुलना में अधिक मापा नहीं जा सके इसके बजाय दो कैमरों का इस्तेमाल करने वाले माप प्रोटोकॉल ने प्रक्रिया की लंबाई के पैमाने और मापने के क्षेत्र के बीच एक संतोषजनक पृथक्करण सुनिश्चित किया, इस प्रकार प्रयोगात्मक सीमाओं के कारण अभूतपूर्व परिणामों को दबाने के जोखिम को कम करना। इसके अलावा, फोकस क्षेत्र को इसके अतिरिक्त बढ़ाया जा सकता है फ्लोम के साथ रखा कैमरों की संख्या में वृद्धि यहां वर्णित प्रोटोकॉल की तुलना में एक वैकल्पिक प्रक्रिया कण पहचान और ट्रैकिंग से पहले अतिव्यापी छवियां बनाने के लिए है हमारे प्रोटोकॉल (दो बार ट्रैक करने और कण ट्रैक जोड़ने के लिए) को पसंद किया गया था क्योंकि छवि मर्जिंग विधि ने डेटा फ़ाइलों के आकार को दोगुना कर दिया होगा, जिसमें मेमोरी खपत की आवश्यकता होती है जो सस्ती नहीं थी। यहां वर्णित प्रसंस्करण एल्गोरिदम के साथ, कई कण ट्रैक जो ओवरलैपिंग क्षेत्र की लंबाई से कम थे, को त्याग दिया गया क्योंकि वे तलछट पटरियों के पूर्ण पुनर्निर्माण को रोकते थे। हालांकि, 120 मिमी की दहलीज की लंबाई ट्रैक की लंबाई से कम परिमाण का एक आदेश था, और इन आंकड़ों की हानि स्वीकार्य थी। इसके अलावा, चित्रा 1 के निचले 8 मामलों में शामिल होने वाला ट्रैक ट्रैक की लंबाई में महत्वपूर्ण वृद्धि को प्राप्त नहीं करेगा। दूसरी ओर, इन स्थितियों में मदद मिल सकती हैलंबे पटरियों की पुनःप्राप्ति में, जैसे कि चित्रा 5 की स्थिति, जो रुकावट को ट्रैक करने के कारण हो सकती है। एक समान मामले में, पुनरावृत्त कार्यवाही में शामिल होने से एक लंबे ट्रैक का पुनर्निर्माण किया जा सकता है। हालांकि यह ध्यान रखना महत्वपूर्ण है कि चित्रा 5 में उन जैसे ट्रैक रुकावटें शामिल होने के बजाय स्पष्ट रूप से ट्रैकिंग प्रक्रिया से संबंधित हैं। दत्तक प्रोटोकॉल की क्षमताओं का प्रदर्शन करने के लिए इस पांडुलिपि में एक प्रयोग के लिए प्रूफ ऑफ अवधारणा परिणाम प्रस्तुत किए गए थे। भविष्य के प्रयोगों में, बिस्तर-लोड तलछट परिवहन प्रक्रिया का विस्तृत विश्लेषण प्राप्त करने के लिए प्रोटोकॉल विभिन्न जल-गतिशील स्थितियों की एक श्रृंखला पर लागू किया जाएगा। <img alt="चित्रा 5" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/55874/55874fig5.jpg" /> चित्रा 5: अवरोधों की उपस्थिति में शामिल होने वाले ट्रैक की स्थिति </मजबूत&gt; यहाँ वर्णित प्रोटोकॉल के साथ एक ट्रैक में इन पटरियों में शामिल होना संभव नहीं है। जैसा कि 1 चित्रा और प्रोटोकॉल के चरण 8.4 के शीर्षक में उल्लिखित है, ओवरलैपिंग क्षेत्र की लंबाई की तुलना में छोटी पटरियों को बाहर रखा गया है। यह छोटे लाल और हरे रंग के पटरियों को समाप्त करता है; इसलिए शेष बचे लोगों में शामिल नहीं किया जा सकता क्योंकि उनके पास कोई सामान्य बिंदु नहीं है। <a href="//ecsource.jove.com/files/ftp_upload/55874/55874fig5large.jpg" target="_blank">इस आंकड़े के एक बड़े संस्करण को देखने के लिए कृपया यहां क्लिक करें</a>

1 9 2 से कुछ दशकों पहले अग्रगमन कार्यों के बाद , नदी तलछट परिवहन के अध्ययन के लिए छवि विश्लेषण का उपयोग लगातार बढ़ रहा है। यह तकनीक वास्तव में भौतिक घटनाओं 3 , 4 , 5 के विस्तृत विश्लेषण के लिए अपेक्षाकृत उच्च-रिज़ॉल्यूशन और कम-लागत वाले डेटा प्रदान करने की अपनी क्षमता साबित करती है। समय के साथ, हार्डवेयर और सॉफ्टवेयर टूल्स दोनों के लिए महत्वपूर्ण सुधार प्राप्त हुए हैं। तलछट परिवहन का माप एक यूलेरियन दृष्टिकोण का उपयोग करके किया जा सकता है जो तलछट के प्रवाह को मापता है, या एक लैगैरगियन है जिसका लक्ष्य है कि वे अलग-अलग अनाज के trajectories को मापने के रूप में चलते हैं। इमेज प्रोसेसिंग अन्य यूलरियन विधियों 6 , 7 की तुलना में कण ट्रैकिंग के लिए अद्वितीय संभावनाएं प्रदान करती है। हालांकि, डेसइन संभावनाओं को पीटने, आंकड़ों के नमूनों के माप और आकार के लिए स्थानिक / लौकिक समर्थन स्केल के संदर्भ में, बिस्तर-लोड तलछट परिवहन के लिए छवि विश्लेषण के आवेदन कुछ महत्वपूर्ण प्रायोगिक सीमाओं से ग्रस्त हैं। उदाहरण के लिए, आंकड़ों की गुणवत्ता और मात्रा के साथ समझौता किए बिना , बड़े स्थानिक क्षेत्र का एक उपयुक्त संयोजन, एक प्रयोग की लंबी अवधि, और उच्च मापने वाले आवृत्ति 3 , 4 , 8 को एक साथ मिलना मुश्किल है। इसके अलावा, कण ट्रैकिंग मैन्युअल रूप से 2 , 4 को प्राप्त की जा सकती है, जिसमें विश्लेषण के लिए इस्तेमाल किए गए सॉफ़्टवेयर द्वारा किए गए ट्रैकिंग त्रुटियों की संभावना के साथ, एक महान इंसान प्रयास, या स्वचालित रूप से 3 , 8 की आवश्यकता होती है। यह पत्र बिस्तर-लोड तलछट tr की प्रयोगात्मक जांच के लिए एक प्रोटोकॉल प्रस्तुत करता हैAnsport, जहां लंबे समय तक उपयोग किए गए कैमरे के प्रकार के द्वारा लंबी अवधि हासिल की गई, बड़ी संख्या में दृश्यों को विभिन्न स्थानों पर दो कैमरों के साथ-साथ उपयोग करके सुनिश्चित किया गया था, और तदर्थ प्रायोगिक परिस्थितियों से विश्वसनीय स्वचालित प्रसंस्करण संभव था। प्रयोगात्मक आपरेशन को डिजाइन किया गया था और प्रसंस्करण टूल का चयन कई शोध कार्यों में लेखकों द्वारा प्राप्त किए गए अनुभवों के आधार पर किया गया था, जो चित्रित तरीकों 3 , 9 , 10 , 11 , 12 , 13 , 14 , 15 , 16 द्वारा तलछट परिवहन की विस्तृत जांच से संबंधित है। , 17 , 18 एक तलछट परिवहन प्रयोग का वर्णन किया गया है, जो कण को ​​जारी किया गया थाएक निश्चित, खस्ता बिस्तर पर es कण भोजन चलने वाले अनाज की कम एकाग्रता को बनाए रखने के लिए प्रवाह की परिवहन क्षमता से बहुत कम था, इस प्रकार कणों की भीड़ से बचने से बचने के लिए। इसके अलावा, परिवहनयुक्त कण लगातार नहीं चल रहे थे, लेकिन आंतरायिक गति मनाई गई थी। चलने की बजाय एक निश्चित बिस्तर का उपयोग प्राकृतिक परिस्थितियों के समानता का नुकसान दर्शाता है। हालांकि, एक निश्चित बिस्तर का उपयोग अक्सर तलछट परिवहन प्रयोगों 1 9 , 20 , 21 के तहत किया गया था , जो इस धारणा के तहत है कि परिणामों की विविध प्रक्रियाओं के साथ जटिल परिदृश्यों से उन लोगों की तुलना में अधिक सरल और व्याख्यात्मक हैं। एक निश्चित बिस्तर का उपयोग स्पष्ट रूप से तलछटी की दफ़नाने की प्रक्रिया और पुन: प्रकट होने से रोकता है। दूसरी ओर, एक कमजोर बेड लोड की उपस्थिति में, तलछट का परिवहन ढीले बिस्तर की सतही परत में होता है, और इस मामले में,एक निश्चित बिस्तर का उपयोग पर्याप्त हो सकता है वास्तव में, दो परिस्थितियों में चलने वाले प्रयोगों में कण गति के गुणों के बीच विशिष्ट तुलना किसी भी महत्वपूर्ण अंतर 3 , 14 में प्रकट नहीं हुई थी । अंत में, यहां प्रस्तुत प्रयोग पारदर्शी कवर के माध्यम से कण दृश्य के लिए अनुकूलतम स्थिति सुनिश्चित करने के लिए एक दबाव वाले प्रवाह के साथ किया गया था। एक दबाव प्रवाह के साथ अवकाश के परिवहन का उपयोग प्रायोगिक अनुसंधान प्रोटोटाइप बर्फ से ढके हुए नदियों में किया गया है, यह दर्शाता है कि करीब-बेड सीमा परत और तलछट के बीच की बातचीत खुली चैनल प्रवाह 22 , 23 के अनुरूप है। निम्नलिखित खंडों में, सभी तरीकों को रेखांकित किया गया है और कुछ प्रतिनिधि परिणाम दिए गए हैं।

<table border="0" cellpadding="0" cellspacing="0" width="635">
	<tbody>
		<tr height="46">
			<td height="46" style="height:47px;width:216px;">Laser distance sensor</td>
			<td style="width:111px;">METRICA</td>
			<td style="width:119px;">PREXISOX2</td>
			<td style="width:191px;">Used to measure the flume slope</td>
		</tr>
		<tr height="46">
			<td height="46" style="height:47px;width:216px;">Two-component polyester resin</td>
			<td style="width:111px;">Gelson</td>
			<td style="width:119px;">MS 65213</td>
			<td style="width:191px;">Used to glue sediment particles onto steel plates</td>
		</tr>
		<tr height="46">
			<td height="46" style="height:47px;width:216px;">Water-resistant spray paint</td>
			<td style="width:111px;">Any</td>
			<td style="width:119px;"></td>
			<td style="width:191px;">Used to paint the fixed bed</td>
		</tr>
		<tr height="46">
			<td height="46" style="height:47px;width:216px;">Ultrasonic Velocity Profiler</td>
			<td style="width:111px;">Signal Processing</td>
			<td style="width:119px;">DOP 2000</td>
			<td style="width:191px;">Used to measure the water velocity profiles</td>
		</tr>
		<tr height="46">
			<td height="46" style="height:47px;width:216px;">Camera</td>
			<td style="width:111px;">Go-Pro</td>
			<td style="width:119px;">Hero 4 Black</td>
			<td style="width:191px;">Used to acquire movies of bed-load particle motion</td>
		</tr>
		<tr height="46">
			<td height="46" style="height:47px;width:216px;">Streams</td>
			<td style="width:111px;">University of Canterbury</td>
			<td style="width:119px;">2.01</td>
			<td style="width:191px;">Used for particle identification and tracking</td>
		</tr>
		<tr height="46">
			<td height="46" style="height:47px;width:216px;">MatLab</td>
			<td style="width:111px;">MathWorks</td>
			<td style="width:119px;">R14</td>
			<td style="width:191px;">Used to develop ad hoc codes for a variety of operations</td>
		</tr>
		<tr height="20">
			<td height="20" style="height:20px;width:216px;">Plexiglas</td>
			<td style="width:111px;"></td>
			<td style="width:119px;"></td>
			<td style="width:191px;">Transparent acrylic material</td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

image-based lagrangian particle tracking in bed-load experiments

अपेक्षाकृत कम लागत पर विस्तृत मात्रात्मक चित्रण प्रस्तुत करने के लिए अपनी क्षमताओं के कारण नदी के प्रवाह के माप के लिए छवि विश्लेषण का तेजी से उपयोग किया गया है। यह पांडुलिपि हल्के तलछट के साथ बेड-लोड प्रयोग करने के लिए कण ट्रैकिंग वेलोकिमेट्री (पीटीवी) के एक आवेदन का वर्णन करता है। जांच की गई तलछट परिवहन की स्थितियों की मुख्य विशेषताएं एक आच्छादित प्रवाह की उपस्थिति थीं और एक निश्चित कच्चा बिस्तर था जिसके ऊपर कणों की मात्रा सीमित संख्या में फ्लू इनलेट पर जारी की गई थी। लागू प्रवाह की स्थिति के तहत, व्यक्तिगत बिस्तर लोड कणों की गति आंतरायिक था, साथ ही बारी-बारी से आंदोलन और स्थिरता शर्तों के साथ। प्रवाहित पैटर्न को प्रारंभिक रूप से धारा-वार वेग के ऊर्ध्वाधर प्रोफाइल के ध्वनिक माप के द्वारा चिह्नित किया गया था। प्रक्रिया दृश्य के दौरान, फ्लू के साथ अलग-अलग स्थानों पर रखे गए दो एक्शन-कैमरे का उपयोग करके बड़े दृश्य का दृश्य प्राप्त किया गया था। प्रायोगिक प्रोटोकॉल चान के संदर्भ में वर्णित हैनेल अंशांकन, प्रयोग की पूर्ति, छवि पूर्व प्रसंस्करण, स्वत: कण ट्रैकिंग, और दो कैमरों से कण ट्रैक डेटा के प्रसंस्करण। प्रस्तुत प्रूफ ऑफ अवधारणा परिणाम में कण हॉप लंबाई और अवधि की संभाव्यता वितरण शामिल हैं। इस काम की उपलब्धियों की तुलना मौजूदा प्रोटोकॉल की वैधता को प्रदर्शित करने के लिए की गई है।

इस खंड में प्रस्तुत परिणाम एक ऐसे प्रयोग के लिए होते हैं जहां झुकाव ढलान को शून्य पर सेट किया गया था (ढलान मूल्यों को ± 0.05% शुद्धता के साथ गिना गया)। प्रयुक्त तलछट पीबीटी कणों से बना था जो अर्ध-गोलाकार थे, आकार डी = 3 मिमी और घनत्व ρ पी = 1,270 किलो / मी 3 था । प्रयोग एक प्रवाह दर क्यू = 9.7 × 10 -3 एम 3 / एस के साथ चल रहा था जिसके परिणामस्वरूप थोक वेग यू = 0.31 एम / एस यूवीपी के साथ वेग माप के लिए, 2 मेगाहर्टज जांच 81 डिग्री झुकाव पर इस्तेमाल किया गया था। 250 एस के लिए 20 हर्ट्ज पर वेग डेटा का अधिग्रहण किया गया एक प्रतिनिधि वेग प्रोफाइल चित्रा 2 में दर्शाया गया है। इसे चैनल अक्ष पर लिया गया था और फ्लम इनलेट से 4.5 मीटर पर, जहां प्रवाह पूरी तरह विकसित हुआ था। अमान्य उन्नयन माप से संबंधित कुछ मान निकाल दिए गए थे। एक असममितिसी प्रोफाइल प्लास्टिक ढक्कन और तलछट बिस्तर की विभिन्न खुरदरापन के परिणामस्वरूप। भूखंडों भी कतरनी वेग के आकलन के लिए उपयोग की गई प्रोफ़ाइल का भाग दिखाते हैं, यू प्राप्त करने के एस = 25.9 ± 1.3 मिमी /। कण रेनॉल्ड्स संख्या (पुन पी = यू एस × घ / ν, पानी की कीनेमेटीक्स चिपचिपापन के रूप में ν के साथ) इसलिए बराबर 78 के लिए गया था, एक अस्थायी तौर पर किसी न किसी तरह शासन का संकेत है। तलछट परिवहन के दृश्य को 3.5 मीटर और दो मीटर के साथ फ़्लू इनलेट से 4.3 मीटर पर रखा गया। कैमरे 30 एफपीएस की आवृत्ति पर और 1 9 20 x 1,080 पिक्सेल के संकल्प के साथ संचालित छवि विरूपण के सुधार के लिए कारक कश्मीर = 0.6 था। विरूपण हटाने के बाद, छवि कैलिब्रेशन 1 पिक्सेल = 0.5 मिमी था। ओवरलैप की लंबाई 760.15 से 880.11 मिमी (जहां बाद में फ़िर के फोकस क्षेत्र की लंबाई थीसेंट कैमरा इसके अपस्ट्रीम किनारे से) कण की पहचान के लिए दहलीज की तीव्रता 80 तक निर्धारित की गई थी और अपेक्षित ब्लॉब आकार 0.5 से 8 मिमी तक हो गया था। कण ट्रैकिंग के लिए खोज विंडो इस प्रकार थी: 1 मिमी अपस्ट्रीम और 7 मिमी डाउनस्ट्रीम, 4 मिमी लेटरल बाधित पटरियों के पुनर्निर्माण के लिए खोज विंडो निम्नानुसार थी: 1 मिमी अपस्ट्रीम और 31 मिमी डाउनस्ट्रीम, 16 मिमी बाद में 4 तख्ते के साथ। क्षेक्षित मूल्य के वर्गमूल का मतलब एक्स और वाई के बीच अंतर के दो वर्गों के बीच अंतर को 10 मिमी में सेट किया गया था। कण ट्रैक प्रत्येक कैमरा (100 की अवधि के अनुरूप) से 3,000 छवियों के सबसेट का उपयोग करके मापा जाता है, चित्रा 3 में दिखाया गया है। डाटाबेस ने क्रमशः अपस्ट्रीम और डाउनस्ट्रीम कैमरा से 37 और 34 पटरियों को मिला। दो कैमरों द्वारा प्राप्त पटरियों का एक ओवरलैप पहले प्रस्तावित किया गया है और फिर परिणामस्वरूप टी का पूरा सेटरैक प्रदर्शित किया जाता है यह स्पष्ट है कि मापने वाले क्षेत्र के मध्य भाग में ओवरलैप संतोषजनक था। अंत में 59 पटरियों पर 12 लिंक प्राप्त किए गए थे सबसे लंबे समय तक ट्रैक ने कुल अवलोकन विंडो को लगभग 1.6 मीटर (530 से अधिक कण आकार, 15.2 प्रवाह गहराई या 5.3 फीट चौड़ाई) की कुल लंबाई के साथ फैलाया, जो अन्य साहित्य अध्ययनों की तुलना में बहुत बड़ी है, जहां समान विश्लेषण 3 , 4 , 5 , 8 लैगैरगियन ढांचे को लेते हुए, कण केनेमेटिक्स के मुख्य संकेतक यहां कण हॉप्स के गुणों के संदर्भ में लागू होते हैं। इस प्रयोग में एक आंतरायिक बेड-लोड ट्रांसपोर्ट के समान, ये हॉप्स बाकी की अवधि से अलग हैं। एकल कण के लिए एक पूर्ण ट्रैक के भीतर होप्स का पता लगाने के लिए, कण गति और स्थिरता की पहचान हैएक आवश्यक प्रारंभिक चरण। इस कार्य में, हमने एक कसौटी 30 लागू की है जो गति में एक कण को ​​एक निश्चित पल में लगाता है, अगर उस पल में एक्स स्थिति सभी पिछली जातियों से अधिक होती है और सभी निम्नलिखित लोगों की तुलना में कम होती है। 59 मापा कणों की कुल संख्या 59 मापा गया था। 4 चित्रा हॉप लंबाई और अवधि के लिए प्राप्त संचयी आवृत्ति वितरण (सीएफडी) दर्शाया गया है। <img alt="चित्र 2" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/55874/55874fig2.jpg" /> चित्रा 2: मापित वेग विज्ञापन (शीर्ष) स्ट्रीम-वार वेग घटक के समय-औसत वर्टिकल प्रोफाइल (नीचे) प्रोफाइल के निचले हिस्से में एक लघुगणक समीकरण को फिट करके कतरनी वेग का अनुमान। ध्यान दें कि चैनल के शीर्ष से शुरू होने वाली एक ऊर्ध्वाधर अक्ष और उन्मुख नीचे की तरफ पहली साजिश में प्रयोग किया जाता है, represe<html> परिणाम को यूवीपी के साथ माप से निकाल देना चैनल नीचे से एक अक्ष और ऊपर निर्देशित किया जाता है इसके बजाय दूसरे भूखंड में उपयोग किया जाता है, जैसा कि समीकरण फिटिंग द्वारा कतरनी वेग का अनुमान लगाने की आवश्यकता होती है। <a href="//ecsource.jove.com/files/ftp_upload/55874/55874fig2large.jpg" target="_blank">इस आंकड़े के एक बड़े संस्करण को देखने के लिए कृपया यहां क्लिक करें</a> <img alt="चित्र तीन" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/55874/55874fig3.jpg" /> चित्रा 3: मापित कण ट्रैक के योजना देखें (शीर्ष) दो कैमरों के पटरियों (ऊपर की ओर वाला कैमरा लाल और नीचे की ओर काला में)। (नीचे) शामिल पटरियों का नमूना (स्पष्टता के लिए रंग बदल रहा है और एक मोटा लाइन द्वारा डाला कुछ पटरियों)। <a href="//ecsource.jove.com/files/ftp_upload/55874/55874fig3large.jpg" target="_blank">इस आंकड़े के एक बड़े संस्करण को देखने के लिए कृपया यहां क्लिक करें</a> 4 &quot;वर्ग =&quot; एक्सफ़िगिम &quot;src =&quot; / फ़ाइलें / एफटीपी_उपलोड / 55874 / 55874fig4.jpg &quot;/&gt; चित्रा 4: हॉप लम्बी (टॉप) और अवधि (नीचे) की संचयी आवृत्ति वितरण (सीएफडी) चित्रा 3 के प्रत्येक ट्रैक के भीतर, कण प्रत्येक बार झुकाव का प्रतिनिधित्व करने के लिए तत्काल होता है यदि कण गति में था या उस पल में आराम से। कण hops तब कण entrainment (स्थिरता से गति से संक्रमण) और disentrainment (गति से स्थिरता से संक्रमण) के बीच अंश के रूप में पटरियों से निकाले गए थे। हॉप लंबाई और अवधियों के लिए प्राप्त नमूनों का इस्तेमाल यहां दिखाए गए वितरण को बनाने के लिए किया गया था। <a href="//ecsource.jove.com/files/ftp_upload/55874/55874fig4large.jpg" target="_blank">इस आंकड़े के एक बड़े संस्करण को देखने के लिए कृपया यहां क्लिक करें</a> पूरक कोड फ़ाइलें: join_cameras.m <a href="http://ecsource.jove.com/files/ftp_upload/55874/join_cameras.m">कृपया</a>इस फाइल को डाउनलोड करने के लिए यहां क्लिक करें

Watch this Scientific Journal Video about Image-based Lagrangian Particle Tracking in Bed-load Experiments at JoVE.com

Image-based Lagrangian Particle Tracking in Bed-load Experiments

पांडुलिपि बिस्तर-लोड तलछट परिवहन प्रयोगों के प्रवाहकत्त्व के लिए एक प्रोटोकॉल प्रस्तुत करता है जहां चलती कणों को छवि विश्लेषण द्वारा ट्रैक किया जाता है। प्रायोगिक सुविधा, प्राप्ति और डाटा प्रोसेसिंग चलाने के लिए प्रक्रियाएं, और अंत में कुछ प्रूफ ऑफ अवधारणा परिणाम यहां प्रस्तुत किए जाते हैं।

बेड-लोड प्रयोगों में छवि-आधारित लैग्रेगियन कण ट्रैकिंग

Image analysis has been increasingly used for the measurement of river flows due to its capabilities to furnish detailed quantitative depictions at a ...

Research

JoVE Journal

Environment

Optimize Flue Gas Settings to Promote Microalgae Growth in Photobioreactors via Computer Simulations

कंप्यूटर सिमुलेशन के माध्यम से photobioreactors में सूक्ष्म शैवाल विकास को बढ़ावा देने के लिए ग्रिप गैस सेटिंग्स का अनुकूलन

Flue gas from power plants can promote algal cultivation and reduce greenhouse gas emissions1. Microalgae not only capture solar energy more efficiently ...

Tracking Microbial Contamination in Retail Environments Using Fluorescent Powder - A Retail Delicatessen Environment Example

फ्लोरोसेंट पाउडर का प्रयोग खुदरा वातावरण में माइक्रोबियल संदूषण ट्रैकिंग - एक खुदरा डेली पर्यावरण उदाहरण

Cross contamination of foodborne pathogens in the retail environment is a significant public health issue contributing to an increased risk for foodborne ...

Field Experiments of Pollination Ecology: The Case of Lycoris sanguinea var. sanguinea

Field Experiments of Pollination Ecology: The Case of Lycoris sanguinea var. sanguinea

परागण पारिस्थितिकीय क्षेत्र प्रयोगों: का केस<em&gt; Lycoris sanguinea</em&gt; वार।<em&gt; sanguinea</em

Plant-pollinator interactions have been studied for approximately one hundred years. During that time, many field methods have been developed to clarify ...

A Lipid Extraction and Analysis Method for Characterizing Soil Microbes in Experiments with Many Samples

कई नमूनों के साथ प्रयोगों में मृदा की सूक्ष्मजीवों को वर्णित करने के लिए एक लिपिड निष्कर्षण और विश्लेषण विधि

Microbial communities are important drivers and regulators of ecosystem processes. To understand how management of ecosystems may affect microbial ...

Video Tracking Protocol to Screen Deterrent Chemistries for Honey Bees

हनी बीस के लिए वीडियो ट्रैकिंग प्रोटोकॉल टू स्क्रीन डिस्ट्रेंट कैमिस्ट्रीज़

The European honey bee, Apis mellifera L., is an economically and agriculturally important pollinator that generates billions of dollars annually. Honey ...

Tracking Infiltration Front Depth Using Time-lapse Multi-offset Gathers Collected with Array Antenna Ground Penetrating Radar

ट्रैकिंग घुसपैठ सामने गहराई समय चूक बहु ऑफसेट का उपयोग सरणी एंटीना जमीन मर्मज्ञ रडार के साथ एकत्र इकट्ठा

A Ground Penetrating Radar (GPR) system based on a ground-coupled, densely populated antenna array was used to collect data during an infiltration ...

Methods for Image-based Surveys of Benthic Macroinvertebrates and Their Habitat Exemplified by the Drop Camera Survey for the Atlantic Sea Scallop

छवि के लिए तरीके अटलांटिक सागर सीप के लिए ड्रॉप कैमरा सर्वेक्षण द्वारा Benthic Macroinvertebrates और उनके निवास स्थान उदाहरण के सर्वेक्षण आधारित

Underwater imaging has long been used in the field of marine ecology but decreasing costs of high-resolution cameras and data storage have made the ...

Experimental Study of the Relationship Between Particle Size and Methane Sorption Capacity in Shale

शेल में कण आकार और मीथेन Sorption क्षमता के बीच संबंधों का प्रायोगिक अध्ययन

The amount of adsorbed shale gas is a key parameter used in shale gas resource evaluation and target area selection, and it is also an important standard ...

Isolation and Analysis of Microbial Communities in Soil, Rhizosphere, and Roots in Perennial Grass Experiments

अलगाव और मिट्टी, Rhizosphere, और जड़ों में बारहमासी घास प्रयोगों में माइक्रोबियल समुदायों के विश्लेषण

Plant and soil microbiome studies are becoming increasingly important for understanding the roles microorganisms play in agricultural productivity. The ...

Combining Eye-tracking Data with an Analysis of Video Content from Free-viewing a Video of a Walk in an Urban Park Environment

नि: शुल्क से वीडियो सामग्री के एक विश्लेषण के साथ नज़र ट्रैकिंग डेटा के संयोजन-एक शहरी पार्क वातावरण में टहलने के एक वीडियो देखने

As individuals increasingly live in cities, methods to study their everyday movements and the data that can be collected becomes important and valuable. ...