La technique CBOS (Colored Background Oriented Schlieren) ou Strioscopie Couleur Orientée vers l'arrière-plan, a été mise en œuvre dans le cadre d'écoulements hydrodynamiques afin d'analyser les échanges thermiques lors de l'entrée d'un jet d'eau (44°C), par un orifice de diamètre de 4mm dans un réservoir (0,4x0,3x0,2m3) lui-même rempli d'eau à température ambiante (24°C).

La technique CBOS (Colored Background Oriented Schlieren), permet de mesurer la déflection de la lumière due à la présence de gradients de l'indice de réfraction dans un écoulement, à partir de la distorsion d'une image d'arrière-plan en couleurs.

Elle est issue de la technique BOS (Background Oriented Schlieren) pour laquelle l'arrière-plan est monochrome, composé d'un ensemble de points générés de manière aléatoire par ordinateur et placé à l'arrière du volume de test. Sa fréquence spatiale doit être élevée et présenter un fort contraste. Des études préliminaires ont montré qu'une répartition optimale consistait en un nombre de points recouvrant entre 30% et 50% de la surface de l'image d'arrière-plan.

Pour la technique CBOS, l'arrière-plan monochrome a été remplacé par un arrière-plan en couleurs. Les couleurs primaires (le rouge, le vert, le bleu, selon le modèle RGB), facilement identifiables par des appareils photos numériques du commerce, sont généralement utilisées et la même proportion que précédemment, mais pour chacune des couleurs primaires, est appliquée dans la répartition, au hasard, des points sur l'image d'arrière-plan.

Cet arrière-plan, associé à un traitement séparé des différentes couleurs, présente l'avantage d'une plus grande précision des résultats et d'une résolution spatiale supérieure.

L'analyse de la distorsion s'effectue à partir de l'enregistrement de deux images de l'arrière-plan, par un appareil photo numérique. La première image, dite de référence, est prise avant l'essai, en l'absence d'écoulement (fluide au repos), la seconde, dite de mesure, l'est au travers de l'écoulement (lors de l'injection, ici).

Le post-traitement des images CBOS intègre le fait que l'appareil photo possède des capteurs pour les couleurs primaires (rouge, vert, bleu), les données sont par conséquent directement stockées, sans aucun traitement ou compression, dans un format brut adéquat.

Le déplacement apparent d'un point entre l'image de référence (sans écoulement) et l'image de mesure (avec écoulement) peut être déterminé par différentes méthodes.

La première utilise un algorithme d'interrogation basé sur la corrélation. Cependant un décalage discret de la fenêtre d'interrogation conduit à un effet de « peak-locking ». Celui-ci peut être évité sans perte de précision grâce à une technique de déplacement continu de la fenêtre.

La seconde approche est issue de la méthode différentielle. Celle-ci met en rapport les variations spatiales et temporelles sur la première image et les différences de niveaux de gris entre la première et la seconde image.

La méthode différentielle n'accepte pas de variations d'intensité entre les deux images et il apparait que des déplacements supérieurs à un pixel peuvent conduire à des erreurs.

Il apparaît que pour des petits déplacements et des petites fenêtres d'interrogation la méthode différentielle est plus précise.

En revanche, la méthode de corrélation croisée basée sur un déplacement continu de la fenêtre d'interrogation est supérieure à la méthode différentielle pour la fiabilité de détection, la précision et la rapidité. La gamme des déplacements autorisés est également plus étendue. La méthode différentielle quant à elle est davantage adaptée aux enregistrements CBOS contenant des rotations et permet d'obtenir une résolution spatiale très élevée.

L'analyse des images grâce à ces deux méthodes permet de mettre en évidence la transition laminaire-turbulent du jet d'eau et de visualiser les structures turbulentes de celui-ci.