PIV 資料處理流程

由PIVview2C Demo3.0分析軟體，設定以下六個部份: (1)網格(grid)、(2)交叉 演算相關性(correlation)、(3)演算法(Algorithm)、(4)峰值檢測(Peak Dection)及(5) 離散值(圖4.13)。

資料分析中，網格大小會影響分析結果所呈現的向量流場密度。在資料分析 進行中，將待分析影像分成多格的判斷窗(Interrogation window)，其單位 L×L pixel (圖4.14)。判斷視窗的大小，可用來顯示影像中流場的密度(圖4.14)，指定 適當的判斷視窗，可助於向量的呈現。圖4.14說明不同判斷視窗分析結果，從16．

16 Pixel、32．32 Pixel、96．96 Pixel的分析結果發現越大的的判斷視窗，越能代 表影像中流場向量的特徵，過小的判斷視窗會造成向量重疊失真。針對本研究分 析時對於判斷視窗的選擇，依據GEOMOD國際數值模型會議，擬定全世界模擬 實驗室使用PIV分析時，規定使用32．32 pixel的判斷視窗大小，目的希望多數分 析資料，可直接進行明顯的比對以及資料可利用性(Susanne and Guido, 2008)。除 了國際會議的規定，本研究根據不同視窗的分析結果，觀察以32．32 pixel的視

由於分析影像時需要比對兩張影像的關聯度，軟體在交叉演算關聯性時，本 研究選擇傅立葉交叉演算法分析(FFT-cross-correlation analysis)計算向量的相關 係數，關於傅立葉交叉演算法分析其限制為使用判斷窗需一致，由於選擇此分析 方法較快速且會將較小的雜訊消除，可得到較精確的結果。由於本實驗隔著玻璃 拍攝，加上實驗物質顆粒較小，會導致雜訊以及準確率降低，因此在分析過程中 會額外加上“多次重複計算相關系數(Multiple repeated correlation)＂選項(圖 4.13B)，可將雜訊經過多次計算平均後而消除，另外分析時選擇“相的相關性 峰值檢測，本研究在峰值檢測選用質心方法(center of mass fit)尋找適當的、最佳 的峰值分布，由最佳峰值檢測結果可以提高向量的解析度，幫助實驗分析了解質 點瞬間變化(圖4.13D)。

最後設定參數為離散值(Outliers)，軟體中可以設定最大的位移量(Maximum Displacement) 超 過 此 設 定 值 (Pixel) 以 上 ， 實 驗 中 關 於 最 大 位 移 量 的 範 圍 約

判斷視窗以及八個鄰近判斷窗進行位移差的計算，當設定的值大於鄰近的四個判 斷窗所計算出的值，則會被認定此判斷視窗內部向量為離散值，經實驗測試範圍 約1pixl-10pixel之間可以得到較精確的結果。中位數過濾(Normalized median Filter) 藉由分析位移量中八個鄰近判斷窗內向量的中位數分析，大於設定中於位數時，

將判斷視窗內部向量當成離散值，實驗測試範圍約1pixl-5pixel，離散值分布較對 稱、較合理，可以精確得到向量資料。最後離散值部分加入最小雜訊率(Minimum signal to noise ratio)由此分析方法，將雜訊或不符合位置向量用小於特定值向量 離散限制資料量，分析範圍約10pixl-50pixel之間(圖4.13E)。

圖4.11 PIV 分析流程圖表。(修改自 PIV view v3.0 Manual)。

圖4.12 本圖為 PIVview3.0 軟體讀取實驗影像圖。上圖為軟體分析時未 使用PIV Mask 遮罩功能，下圖為利用 PIV Mask 進行遮罩功能，

經由遮罩的功能，可清楚凸顯整個實驗分析結果的重點。

圖4.13 PIV軟體分析參數設定。A:網格(grid)、B交叉演算相關性(correlation)、C演算法(Algorithm)、D峰值檢測(Peak Dection) E離散值。

圖 4.14 PIV 不同判斷視窗選擇的分析結果。左圖為軟體利用網格提示判斷視窗分別是 16．16Pixel、32．32Pixel、

96．96Pixel，紅色框表示影像中其中一個判斷視窗，其一單位為一個 Pixel，右圖為實際分析完的結果，可 以看到判斷視窗越大，分析流場的向量越精確。

4.5.3 PIV 資料

本研究使用 PIV 影像處理軟體來進行微小變化的量化，由 PIV 軟體得到之 結果可由三個不同方式呈現、分別為水平分量、垂直分量以及剪應變量，闡述於 第五章及第六章。

實驗結果所得到之 PIV 影像結果資料量十分龐大，本研究將列出實驗中前 緣逆衝斷層發育較明顯前緣增積循環，其中包括了從初始發育期、斷層深部俯衝 及再活化期等完整的發育歷史。由於在增積楔形體砂箱實驗中，大致上由數組前 緣增積循環所組成，因此藉由一組的結果進行完整的分析，亦可得知該實驗的變 形特性。本研究利用水平、垂直的速度分量以及剪應變量，比較不同階段的變化 來說明各個階段的變形特徵，從各個圖中(圖 5.5、圖 5.6、圖 5.7、圖 5.8)，由左 至右分別顯示是水平向量、垂直向量以及剪應變量，各個階段都經由水平分量前 緣累積，可去推測當時各個階段的應力及應變的狀態。

另外為了探討斷層是否具有脫序行為，本研究將利用實驗中每兩張影像連續 分析剪應變量，並重新畫圖進行比較底部摩擦力以及表面的侵蝕的因素，觀察不 同的實驗結果所分析出的剪應變量，以及在前緣增積不同聚合階段，觀察原先已 存在的前緣斷層是否有脫序行為產生(圖 6.7)。