CPGEI (Mestrado) Mauren Louise Sguario Coelho de Andrade

Aplicação do método Level Set para Segmentação e Classificação de Padrões e Medidas de Escoamento Bifásico Gás-Líquido

Resumo: O estudo de fluxos bifásicos é essencial para a modelagem de diversos sistemas. Neste contexto, técnicas de processamento de imagens tem sido cada vez mais utilizadas, pois possibilitam a identificação e avaliação visual de importantes características por meio de soluções relativamente simples para projetar/implementar e que não causam distúrbios no fluxo. Este trabalho propõe uma metodologia para medir os parâmetros de interesse baseada em métodos Level Set e em transformações de morfologia matemática. Devido a sua acurácia e versatilidade, métodos Level Set vêm sendo amplamente considerados, sendo uma de suas principais vantagens a sua capacidade de tratar eficazmente mudanças topológicas e/ou descontinuidades que podem eventualmente ocorrer durante a propagação de interfaces. A partir da segmentação precisa da imagem (ou seja, da delimitação das regiões pertencentes a cada fase), os principais parâmetros relacionados à distribuição das fases para o regime de escoamento denominado golfada podem ser calculados. A análise comparativa realizada, que compara os parâmetros estimados àqueles obtidos manualmente por um especialista, comprova o bom desempenho da abordagem proposta. Tal segmentação também permite a extração de características que permitem classificar uma imagem como pertencente a um determinado regime de escoamento. Os testes de classificação, que consideraram padrões de escoamento bifásico horizontal gás-líquido, também conduziram a resultados promissores, encorajando o desenvolvimento de trabalhos futuros.
Palavras-chave: Segmentação, Level Set, Escoamento bifásico

Application of Level Set Method for Segmentation and Classification Patterns and Measures of Gas-Liquid Two-phase flow

Abstract: The study of two-phase flows has important applications in an increasing number of areas, since reliable measurements of the flow characteristics are crucial for the accurate modeling of two-phase systems. In this context, image processing techniques have been extensively used, being relatively simple to design and implement while enabling the identification
and visual evaluation of important features. This work proposes a methodology to measure flowing parameters based on the Level-Set method and on mathematical morphology transformations. Level Set methods have been largely considered, mainly due to its precision and the capability to deal with topological changes and/or discontinuities that may arise during the evolution. Based on an accurate image segmentation (that is, on the region delimitation of each phase), one can calculates the parameters related to the phase distribution for the slug pattern. The comparison between the estimated parameters and that determined by a specialist comproves the good results of the proposed approach. This segmentation also enables the extraction of characteristics that can classified an image as belonging to a specific flow regime. Classification tests considering horizontal gas-liquid horizontal flow regimes also conduced to accurate measurements that encourage future works.
Keywords: Segmentation, Level Set, Two phase flow

Lista de publicações:
DORINI, L. B., ANDRADE, M. L. S. C. e ARRUDA, L. V. R. Level Set based image segmentation for two-phase flow parameter measurement. In: IEEE International Conference on Imaging Systems and Techniques, 2011, Batu Ferringhi. Proceedings of IEEE International Conference on Imaging Systems and Techniques, 2011. p. to-appear.

DORINI, L. B., ANDRADE, M. C e ARRUDA, L. V. R. Segmentação de Imagens de Escoamentos Bifásicos Gás- líquido Baseada em Morfologia Matemática e Métodos Level Set. VII Workshop de Visão Computacional, Curitiba, 2011.
Obs.: 1º lugar na categoria Oral