🎡背景型シュリーレン法 BOS
背景型シュリーレン法（Background Oriented Schlieren, BOS）は、気体の密度分布を可視化する技術の一つです。
この方法では、カメラを通して背景パターンを観察し、そのパターンが気体の密度変化によりどの程度変わるかを観察します。ここから、視覚的なマッピングとして、密度場の変化を理解することができます。
背景指向のシュリーレン技術（Background-oriented schlieren technique）は、焦点の合った画像のずれを測定または視覚化することに依存している。これらの技術では、背景とシュリーレン対象（可視化される歪み）の両方に焦点が合っており、元の位置に対して背景画像の一部が移動することで歪みが検出されます。このため、シュリーレン対象物と背景が共に遠い（一般的には光学系の超焦点距離を超える）大規模な用途に使用される傾向がある。カメラ以外に光学系を必要としないため、最も簡単に構築できるが、他のタイプのシュリーレンシステムに比べて感度が低く、感度はカメラの解像度に制限されるのが一般的である。また、この技術には適切な背景画像が必要です。背景は、ランダムなスペックルパターンやシャープな線など、実験者が用意する場合もあるが、風景や太陽・月などの明るい光源など、自然に存在する特徴も利用できる。背景重視のシュリーレンは、デジタル画像相関やオプティカルフロー解析などのソフトウェア技術を使って合成シュリーレンすることが多いが、アナログ光学系によるストリークイメージングでも同じ効果を得られる可能性はある。
屈折率の局所的な変化に基づく流体運動の可視化において、BOS（Background Oriented Schlieren、別名Synthetic Schlieren）は、レーザーイメージングのような複雑な照明装置を必要とせず、また流れのシードを必要としないため、シンプルでコスト効率の良い代替手法である。
BOSは視線方向のイメージング手法であり、局所的に密度勾配を視線方向の積分値として計測する。実際には、試験前と試験中に、流れの背景にあるランダムなドットパターンのみを高解像度カメラで撮像する。2枚の画像を比較することにより（より正確にはPIVにおける画像相関と同様に2つのパターンを相関させる）、背景パターンの局所的な変位を利用して、経路積分された屈折率変動に関する側面情報を提供することができる。
より正確には、透明な媒体中の屈折率勾配を横切る光ビームの偏向に基づくものである。屈折率勾配は、流体中の密度変化や、異なる光学材料の混合過程によって生じることがある。シュリーレンは、視線方向のイメージング技術であり、定性的な流れの可視化しかできない。
BOSは、大規模な流れの現象を可視化し、デジタルベクトルマップの形でオプティカルフローの歪みを測定することができる。2次元や軸対称の流れの場合、BOSは3次元の密度・温度場の絶対値を測定できる可能性を持っている。一般に、トモグラフィBOSイメージングは、この対称性の制限を克服するために使用することができる。
BOSは、文献上ではSynthetic Schlierenまたはまれにdot tracking refractometryとも呼ばれる。この手法は、2000年に数人の著者によってほぼ同時に開始された
Background Oriented Schlieren（BOS）技術に特化したプログラミングライブラリが存在します。
その一つは「pyBOS」というライブラリで、流体の動きを可視化するためのBOS画像処理をサポートしています。このライブラリは、複雑な照明装置を必要とせず、Pythonで容易に使用できます。詳細はPyPIのpyBOSページで確認できます。
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