Ein Messsystem zur Untersuchung von Sedimentverlagerungen und Durchmischungsprozessen mittels digitaler Bildfolgenanalyse

In dieser Arbeit wurde in Zusammenarbeit mit der Bundesanstalt für Wasserbau, BAW, ein Messsystem zur Untersuchung von Sediment-verlagerungen mittels Bildfolgenanalyse entwickelt. Damit soll eine theoretisch-fundierte Basis für den Entwurf von Uferbebauungen und Dämmen geschaffen werden. Untersucht wurden die, aufgrund von hydraulischen Laständerungen, auftretenden Durchmischungs- und Transportprozesse an Kies/Sand Grenzschichten sowie die Fluidisierung von Sediment. Die Messungen wurden in einem speziell angefertigten großen Drucktank durchgeführt. Durch Auswertung von synchronisierten Bild- und Druckdaten konnten die relevanten physikalischen Größen gewonnen werden. Die Bildaufnahme erfolgte mittels Endoskopen und CCD-Kameras. Es wurde ein Bildsequenzkomprimierungsverfahren zur Vorauswertung der Bilddaten entwickelt. Die Berechnung von Geschwindigkeitsvektorfeldern erfolgte durch Analyse der Bildsequenzen mit einem Tensorverfahren. Farbkodierte Sandkörner sowie die Aufnahme von Farbbildern ermöglichen die Quantifizierung von Durchmischungsprozessen. Durch Segmentierung können die verschiedenfarbigen Sedimentschichten getrennt werden. Ein Dif- fusionsansatz liefert die gesuchten Durchmischungsparameter. Ein wesentlicher Teil der Arbeit bestand in der Entwicklung und Erprobung eines Beleuchtungssystems für die Bildaufnahme. Als Lichtquellen werden spezielle Mikro-LEDs eingesetzt. Diese Beleuchtung zeichnet sich durch ihre geringen Abmessungen, die hohe Homogenität und hohe Intensität aus.