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A Probabilistic Particle Tracking Framework for Guided and Brownian Motion Systems with High Particle Densities

Herzog, Sebastian und Schiepel, Daniel und Guido, Isabella und Barta, Robin und Wagner, Claus (2021) A Probabilistic Particle Tracking Framework for Guided and Brownian Motion Systems with High Particle Densities. SN Computer Science, 2 (485), Seiten 1-20. Springer Nature. doi: 10.1007/s42979-021-00879-z. ISSN 2661-8907.

[img] PDF - Verlagsversion (veröffentlichte Fassung)
4MB

Offizielle URL: https://link.springer.com/article/10.1007%2Fs42979-021-00879-z

Kurzfassung

This paper presents a new framework for particle tracking based on a Gaussian Mixture Model (GMM). It is an extension of the state-of-the-art iterative reconstruction of individual particles by a continuous modeling of the particle trajectories considering the position and velocity as coupled quantities. The proposed approach includes an initialization and a processing step. In the first step, the velocities at the initial points are determined after iterative reconstruction of individual particles of the first four images to be able to generate the tracks between these initial points. From there on, the tracks are extended in the processing step by searching for and including new points obtained from consecutive images based on continuous modeling of the particle trajectories with a Gaussian Mixture Model. The presented tracking procedure allows to extend existing trajectories interactively with low computing effort and to store them in a compact representation using little memory space. To demonstrate the performance and the functionality of this new particle tracking approach, it is successfully applied to a synthetic turbulent pipe flow, to the problem of observing particles corresponding to a Brownian motion (e.g., motion of cells), as well as to problems where the motion is guided by boundary forces, e.g., in the case of particle tracking velocimetry of turbulent Rayleigh-Bénard convection.

elib-URL des Eintrags:https://elib.dlr.de/145086/
Dokumentart:Zeitschriftenbeitrag
Titel:A Probabilistic Particle Tracking Framework for Guided and Brownian Motion Systems with High Particle Densities
Autoren:
AutorenInstitution oder E-Mail-AdresseAutoren-ORCID-iDORCID Put Code
Herzog, SebastianMPI Dynamik, Göttingenhttps://orcid.org/0000-0001-7167-3489NICHT SPEZIFIZIERT
Schiepel, Danieldaniel.schiepel (at) dlr.dehttps://orcid.org/0000-0002-3703-3514NICHT SPEZIFIZIERT
Guido, Isabellaisabella.guido (at) ds.mpg.deNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Barta, Robinrobin.barta (at) dlr.deNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Wagner, Clausclaus.wager (at) dlr.deNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Datum:1 November 2021
Erschienen in:SN Computer Science
Referierte Publikation:Ja
Open Access:Ja
Gold Open Access:Nein
In SCOPUS:Ja
In ISI Web of Science:Nein
Band:2
DOI:10.1007/s42979-021-00879-z
Seitenbereich:Seiten 1-20
Herausgeber:
HerausgeberInstitution und/oder E-Mail-Adresse der HerausgeberHerausgeber-ORCID-iDORCID Put Code
NICHT SPEZIFIZIERTSpringerNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Verlag:Springer Nature
ISSN:2661-8907
Status:veröffentlicht
Stichwörter:Gaussian Mixture Model, Rayleigh–Bénard convection, Particle Tracking Velocimetry
HGF - Forschungsbereich:Luftfahrt, Raumfahrt und Verkehr
HGF - Programm:Verkehr
HGF - Programmthema:Schienenverkehr
DLR - Schwerpunkt:Verkehr
DLR - Forschungsgebiet:V SC Schienenverkehr
DLR - Teilgebiet (Projekt, Vorhaben):V - NGT BIT (alt)
Standort: Göttingen
Institute & Einrichtungen:Institut für Aerodynamik und Strömungstechnik > Bodengebundene Fahrzeuge
Hinterlegt von: Schiepel, Dr. Daniel
Hinterlegt am:05 Nov 2021 12:10
Letzte Änderung:28 Jun 2023 13:09

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