Name: image-based lagrangian particle tracking in bed-load experiments
Uploaded: 2017-07-20T15:00:00
Duration: 10 min 32 s
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この研究は、欧州連合（EU）の第7次枠組みプログラム、初等教育ネットワーク（ITN）に資金を提供した研究者（Marie Curie - FP7-PEOPLE-2012-ITN）のトレーニングとキャリア開発の支援、 HYTECH「生態学的に重要な異種界面における流体力学的輸送」（番号316546）。それはまた、Politecnico di MilanoのPolo Territoriale di Leccoによって支えられました。実験はSSの訪問中に訪問科学者としてPolitecnico di Milanoに行われた。著者たちはTarcisio Fazzini、Stefania Gherbi、Francesco Mottini（ミラノ工科大学の学生）、Seyed Abbas Hosseini-Sadabadi（HYTECHプロジェクトのメンバー、Politecnico di Milanoの学生）に感謝します。実験的な活動とデータ分析。著者たちは、ニュージャージー州クライストチャーチのカンタベリー大学（University of Canterbury）のロジャー・ノックス（Roger Nokes）教授ソフトウェアと絶え間ないアドバイスを絶賛。最後に、JoVEの編集部長と匿名の3人の批評家に、思考を呼び起こすコメントや提案について感謝します。これにより、原稿が大幅に改善される可能性があります。

<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. 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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. 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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. 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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>

著者らは、競合する金銭的利益がないと宣言している。

粒子の視覚化によるベッドロード輸送実験の設計には、実験構成とハードウェアツールの選択、フロー測定、パーティクルシーディングとビジュアライゼーション、画像解析などのいくつかのステップが必要です。各ステップのバリエーションには長所と短所があります。この原稿で提示されたプロトコルの重要な特徴は、（i）加圧流と固定粗ベッドを使用すること、（ii）固定床色と対照的な色を有する少数の床荷重粒子を播種すること、 （iv）複数のカメラを使用して、互いに結合される独立したトラックセットを得ることを含む。 実験方法およびデータ処理により、ベッドロード粒子を確実に最終測定のために追跡することが可能になる。カバーされた流れは、移動する粒子の最適な視界を保証する。しかしながら、固定床は、いくつかのプロセス（ 例えば 、頂点にリンクされたもの<html> lの活性床荷重層内の堆積物粒子の変位）、この技術の弱いベッド負荷への適用性を制限する。 わずか100秒の映画を使用して得られたデータサンプルのサイズは比較的小さかった。しかし、サンプルのサイズは、画像取得および処理の実験期間を長くすることによって容易に増加させることができる。限られた数の粒子を供給することは、実質的により高い速度での供給よりも長い実験時間を必要とする。運動中の粒子の濃度が小さいことと、異なる色を使用することによる比較的簡単な粒子追跡のために、努力する価値があります。両方とも、誤った追跡の可能性を減らします。この実験での自然光の使用は、照明装置の必要性を回避する。しかし、欠点は、良好な照明が気象条件に依存することである。 パーティクルホップの長さと持続時間のCFDは、gが&quot;&gt;図4は、最も頻度の高いものと最も低い値を示す。ホップ長さおよび持続時間の最大測定値が600ミリメートルと7つのそれぞれの周りにあった。これは、文献4、16、30からの類似の値と比較して有意に大きかったです2つのカメラを使用する利点は、1つのカメラが約850mmの焦点領域長を有することを考慮すれば明らかであり、これは測定されるホップ長さの値よりはるかに大きくない。代わりに2台のカメラを使用する測定プロトコルは、プロセスの長さスケールと測定フィールドの長さスケールとの間の十分な分離を保証し、実験的限界に起因する現象学的結果を偏らせるリスクを低減した。 flumeに沿って配置されるカメラの数が増えます。 ここで説明するプロトコルと比較した別の手順は、パーティクルの識別と追跡の前にオーバーラップイメージを作成することです。データマージの方法がデータファイルのサイズを2倍にし、手頃な価格ではないメモリ消費を必要とするため、（2回の追跡を行い、粒子トラックをリンクする）我々のプロトコルが好まれた。 ここで説明する処理アルゴリズムでは、重複領域の長さよりも短いいくつかの粒子トラックは、堆積物トラックの完全な再構成を妨げたために廃棄されました。しかしながら、120mmの閾値長さは、得られることができるトラック長さより1桁短く、これらのデータの損失は許容された。さらに、 図1の下の8つのケースで見られるトラック接合は、得られるべきトラック長の大幅な増加を可能にしない。一方、これらの状況は、トラックの中断に起因する可能性がある図5の状況のような長いトラックの検索では、同様の場合、反復結合操作によって長いトラックを再構築することができます。ただし、 図5のようなトラックの中断は、参加プロセスではなく追跡プロセスに明確に関連していることに注意することが重要です。 この原稿は、採択されたプロトコルの能力を実証するために、単一の実験の概念実証結果を示した。将来の実験では、このプロトコルを一連の異なる水力学的条件に適用して、寝床 - 堆積物の堆積物輸送プロセスの詳細な分析を達成する。 <img alt="図5" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/55874/55874fig5.jpg" /> 図5：中断の存在下でのトラック参加の状況。 </strong&gt;ここで説明するプロトコルでは、これらのトラックを1つのトラックに結合することはできません。議定書の図1および8.4の欄に記載されているように、重複領域の長さより短いトラックは除外される。これにより短い赤と緑のトラックが削除されます。残りの長いものは共通点がないため結合できません。 <a href="//ecsource.jove.com/files/ftp_upload/55874/55874fig5large.jpg" target="_blank">この図の拡大版を見るには、ここをクリックしてください。</a>

先駆的な作品は、いくつかの数十年前の1、2登場以来、河川の土砂輸送の研究のための画像解析の使用が絶えず増加しています。この技術は、実際の物理現象3、4、5の詳細な分析のために、比較的高解像度及び低コストのデータを提供する能力を証明しました。時間とともに、ハードウェアツールとソフトウェアツールの両方で大幅な改善が得られました。 堆積物の輸送の測定は、堆積物フラックスの測定を対象とするオイラー法、または移動する個々の粒子の軌道を測定することを目的とするラグランジアン法を用いて行うことができる。画像処理は、他のオイラー方法6、7と比較して粒子追跡のためのユニークな可能性を提供しています。しかし、desこれらの潜在性にもかかわらず、寝台積載物の堆積物輸送への画像分析の適用は、データサンプルの測定およびサイズの空間的/時間的サポートスケールに関して、いくつかの重大な実験的限界に苦しんでいる。例えば、データの質と量を損なうことなく、同時に大空間領域、実験の長い期間、高い測定周波数3、4、8の適切な組み合わせを達成することは困難です。加えて、粒子追跡は、分析のために使用されるソフトウェアによって行われ、トラッキングエラーの可能性と、優れた人間の努力を必要とする、または自動的に3,8れ、手動2,4行うことができます。 本稿では、寝床下堆積物の実験的検討のためのプロトコル使用されるカメラのタイプによって長期間が達成され、異なる場所で2台のカメラを同時に使用することにより大きな視野が確保され、 臨機応変な実験条件によって確実な自動処理が可能になった。実験操作を設計し、処理ツールは、いくつかの研究で著者によって取得された経験に基づいて選択された画像法3、9、10、11、12、13、14、15、16によって土砂輸送の詳細な調査を扱う動作、17、18。 沈降物輸送実験が記載されている。これは、固定された、荒いベッドの上のes。粒子の供給は、移動粒子の低濃度を維持するための流れの輸送能力よりもはるかに小さく、追跡される粒子の混雑を回避した。さらに、輸送された粒子は連続的に動いていないが、間欠的な動きが観察された。可動ベッドではなく固定ベッドの使用は、自然条件との類似性の喪失を意味する。しかしながら、固定床は、しばしば結果が作用するプロセスの様々な複雑なシナリオのものよりシンプルで説明されているという仮定の下で土砂輸送実験19、20、21で使用しました。固定床の使用は、明らかに、堆積物埋葬および再出現のプロセスが観察されるのを防止する。他方、弱い床荷重の存在下では、堆積物の輸送はルーズベッドの表層で起こり、この場合、固定床の使用が適切である可能性がある。実際には、二つの条件を実行した実験における粒子運動の特性との間の具体的な比較では有意差3、14を提示しませんでした。最後に、ここに提示された実験は、透明なカバーを通して粒子視覚化のための最適条件を確保するために加圧流を用いて実施した。加圧された流れと土砂輸送は、実験的に近いベッド境界層と堆積物との間の相互作用は、開水路22、23のものと類似であることを示し、研究試作氷に覆われた河川で研究されてきました。以下のセクションでは、すべてのメソッドについて概説し、いくつかの代表的な結果を示します。

<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

画像分析は、比較的低コストで詳細な定量的描写を提供する能力のために、河川流量の測定にますます使用されている。この原稿では、軽量の堆積物を用いたベッドロード実験に粒子追跡速度測定法（PTV）を適用する方法について説明します。調査された堆積物輸送条件の重要な特徴は、覆われた流れの存在と、その上に粒子が水路入口で限られた数で放出された固定された粗い床の存在であった。適用された流動条件下では、個々の床荷重粒子の運動は断続的であり、運動と静止の交互作用が交互であった。流れパターンは、流れ方向速度の垂直プロファイルの音響測定によって予備的に特徴付けられた。プロセスの視覚化の間に、水路に沿って異なる場所に配置された2つのアクションカメラを使用して、大きな視野が得られた。実験プロトコルは、チャン実験の実現、画像前処理、粒子追跡の自動化、および2つのカメラからの粒子追跡データの後処理を行うことができます。提示された概念実証結果は、粒子ホップ長さおよび持続時間の確率分布を含む。この作業の成果を既存の文献の成果と比較して、プロトコルの妥当性を実証する。

このセクションに示された結果は、水路勾配がゼロに設定された実験（勾配値は±0.05％の精度で計算された）のためのものです。使用される堆積物は、サイズd = 3mmで密度ρP = 1270キロ/ m 3で、準球状たPBT粒子から作製しました。実験は流速Q = 9.7×10 -3 m 3 / sで行い、バルク速度U = 0.31m / sとした。 UVPによる速度測定のために、2MHzのプローブを81°の傾斜で使用した。速度データを20Hzで250秒間取得した。代表的な速度プロファイルを図2に示します 。これは流路の軸線と流れが完全に発達した水路の入口から4.5mで採取された。無効な標高測定に関連するいくつかの値が削除されました。アシンメトリーcプロファイルは、プラスチックの蓋と堆積物床の異なる粗さに起因する。プロットはまた、せん断速度の推定に使用されるプロファイルの一部を示し、 u s = 25.9±1.3mm / sを得る。したがって、粒子レイノルズ数（ Re p = u s × d / ν 、水の動粘度であるν ）は、78に等しく、過渡的に粗い領域を示している。 堆積物輸送の視覚化は、水路入口から3.5mおよび4.3mに設置された2台のカメラを用いて実施した。カメラは30fpsの周波数で動作し、解像度は1,920×1,080ピクセルであった。像歪みの補正係数はk = 0.6であった。歪み除去後、画像較正は1画素= 0.5mmであった。オーバーラップの長さは、760.15〜880.11mmであった（後者は、前者の焦点領域の長さstカメラをその上流端から離す）。粒子同定の閾値強度は80に設定され、予想されるブロブサイズは0.5〜8mmの範囲であった。粒子追跡のための探索ウィンドウは、上流に1mm、下流に7mm、横に4mmであった。遮断されたトラックの再接続のための探索ウィンドウは、1mmの上流及び31mmの下流、16mmの横方向の4つの次のフレームに沿ったものであった。接合される2つのトラック間のxおよびy値の平均自乗差の平方根の閾値を10mmに設定した。 各カメラからの3,000枚の画像のサブセット（100秒に対応する）を用いて測定された粒子トラックを図3に示す 。データベースは、それぞれ上流と下流のカメラからの37と34のトラックを含んでいた。 2つのカメラによって得られたトラックの重なりが最初に提案され、次いで得られた全セットのtラックが表示されます。測定領域の中央部分における重なりが満足できることは明らかである。最後の59トラックで12のリンクが得られた。最長のトラック4、同様の分析が3を実施した他の文献の研究と比較して非常に大きく約1.6メートル（より530の粒子サイズ、15.2流れの深さ5.3水路幅）の合計の長さ全体観察窓を、スパン、5、8。 ラグランジュのフレームワークを取ることによって、粒子の運動学の重要な指標が、ここでは粒子のホップの特性に関して適用されます。この実験のような断続的な寝床輸送の下では、これらのホップは休息期間によって分離された動きである。単一の粒子についてフルトラック内のホップを検出するために、粒子の動きおよび静止の識別は、必要な準備段階。この作業では、その瞬間のx位置が以前のものよりも大きく、次のすべてのものよりも低い場合、特定の瞬間に動いている粒子を考慮する基準30を適用しました。 59個の測定された粒子トラックから合計98個のホップ数が得られた。 図4は、得られたホップ長さおよび持続時間の累積度数分布（CFD）を示す。 <img alt="図2" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/55874/55874fig2.jpg" /> 図2：測定された速度プロファイル。 （上）流れ方向の速度成分の時間平均垂直プロファイル。 （Bottom）対数方程式をプロファイルの下部に当てはめてせん断速度を推定します。最初のプロットでは、チャンネルの上端から下向きの垂直軸が使用されていることに注意してください。<html>測定結果をUVPで照合する。チャネルの底部から上向きの軸は、式フィッティングによるせん断速度を推定するために必要に応じて、代わりに2番目のプロットで使用されます。 <a href="//ecsource.jove.com/files/ftp_upload/55874/55874fig2large.jpg" target="_blank">この図の拡大版を見るには、ここをクリックしてください。</a> <img alt="図3" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/55874/55874fig3.jpg" /> 図3：測定された粒子トラックの平面図。 （上）2つのカメラからのトラック（上流のカメラは赤、下流は黒）。 （ボトム）結合されたトラックのサンプル（明瞭にするための色の変更と、太い線で強調表示された一部のトラック）。 <a href="//ecsource.jove.com/files/ftp_upload/55874/55874fig3large.jpg" target="_blank">この図の拡大版を見るには、ここをクリックしてください。</a> 4 &quot;class =&quot; xfigimg &quot;src =&quot; / files / ftp_upload / 55874 / 55874fig4.jpg &quot;/&gt; 図4：ホップ長（Top）と期間（Bottom）の累積度数分布（CFD）。 図3の各トラック内では、粒子がその瞬間に動いているか静止しているかを表すために、各時刻で粒子を標識した。その後、粒子の飛沫同伴（静止から運動への移行）と脱離（運動から静止への移行）の間の部分として、粒子ホップをトラックから抽出した。ホップの長さと持続時間について得られたサンプルを使用して、ここに示す分布を作成しました。 <a href="//ecsource.jove.com/files/ftp_upload/55874/55874fig4large.jpg" target="_blank">この図の拡大版を見るには、ここをクリックしてください。</a> 補足コードファイル：join_cameras.m <a href="http://ecsource.jove.com/files/ftp_upload/55874/join_cameras.m">してください</a>このファイルをダウンロードするにはここをクリックしてください。

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Image-based Lagrangian Particle Tracking in Bed-load Experiments

この原稿は、移動粒子が画像分析によって追跡される寝床積堆積物輸送実験の伝導のためのプロトコールを提示する。実験施設、実行実現とデータ処理の手順、そして最後にいくつかの概念実証結果をここに示します。

ベッド負荷実験における画像ベースのラグランジュ粒子トラッキング

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