[pt] DESENVOLVIMENTO DE PIV ULTRA PRECISO PARA BAIXOS GRADIENTES USANDO ABORDAGEM HÍBRIDA DE CORRELAÇÃO CRUZADA E CASCATA DE REDE NEURAIS CONVOLUCIONAIS

[en] DEVELOPMENT OF ULTRA PRECISE PIV FOR LOW GRADIENTS USING HYBRID CROSS-CORRELATION AND CASCADING NEURAL NETWORK CONVOLUTIONAL APPROACH

[pt] CARLOS EDUARDO RODRIGUES CORREIA

[pt] PIV

[pt] VELOCIMETRIA POR IMAGEM DE PARTICULAS

[pt] CNN

[pt] REDE NEURAL CONVOLUCIONAL

[en] PIV

[en] PARTICLE IMAGE VELOCIMETRY

[en] CNN

[en] CONVOLUTIONAL NEURAL NETWORK

[pt] Ao longo da história a engenharia de fluidos vem se mostrado como uma das áreas mais importantes da engenharia devido ao seu impacto nas áreas de transporte, energia e militar. A medição de campos de velocidade, por sua vez, é muito importante para estudos nas áreas de aerodinâmica e hidrodinâmica. As técnicas de medição de campo de velocidade em sua maioria são técnicas ópticas, se destacando a técnica de Particle Image Velocimetry (PIV). Por outro lado, nos últimos anos importantes avanços na área de visão computacional, baseados em redes neurais convolucionais, se mostram promissores para a melhoria do processamento das técnicas ópticas. Nesta dissertação, foi utilizada uma abordagem híbrida entre correlação cruzada e cascata de redes neurais convolucionais, para desenvolver uma nova técnica de PIV. O projeto se baseou nos últimos trabalhos de PIV com redes neurais artificiais para desenvolver a arquitetura das redes e sua forma de treinamento. Diversos formatos de cascata de redes neurais foram testados até se chegar a um formato que permitiu reduzir o erro em uma ordem de grandeza para escoamento uniforme. Além do desenvolvimento da cascata para escoamento uniforme, gerou-se conhecimento para fazer cascatas para outros tipos de escoamentos.

[en] Throughout history, fluid engineering is one of the most important areas of engineering due to its impact in the areas of transportation, energy and the military. The measurement of velocity fields is important for studies in aerodynamics and hydrodynamics. The techniques for measuring the velocity field are mostly optical techniques, with emphasis on the PIV technique. On the other hand, in recent years, important advances in computer vision, based on convolutional neural networks, have shown promise for improving the processing of optical techniques. In this work, a hybrid approach between cross-correlation and cascade of convolutional neural networks was used to develop a new PIV technique. The project was based on the latest work of PIV with an artificial neural network to develop the architecture of the networks and their form of training. Several cascade formats of neural networks were tested until they reached a format that allowed the error to be reduced by an order of magnitude for uniform flow. In addition to the development of the cascade for uniform flow, knowledge was generated to make cascades for other types of flows.

CARLOS ROBERTO HALL BARBOSA

IGOR BRAGA DE PAULA

HELON VICENTE HULTMANN AYALA

LUIS FERNANDO ALZUGUIR AZEVEDO

FABIO JESSEN WERNECK DE ALMEIDA MARTINS

CARLOS ROBERTO HALL BARBOSA

KARLA TEREZA FIGUEIREDO LEITE

IGOR BRAGA DE PAULA

HELON VICENTE HULTMANN AYALA

2022-01-31

2021-05-07

[pt] TEXTO

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PORTUGUÊS

https://www.maxwell.vrac.puc-rio.br/colecao.php?strSecao=resultado&nrSeq=57217@1

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https://doi.org/10.17771/PUCRio.acad.57217