河道表面流場的處理方法
專利匯可以提供河道表面流場的處理方法專利檢索，專利查詢，專利分析的服務(wù)。并且本 發(fā)明 河道表面流場的處理方法，它包括：在待測量區(qū)域的表面流場內(nèi)撒若干個(gè)示蹤粒子，相機(jī)對準(zhǔn)上述示蹤粒子的目標(biāo)區(qū)域進(jìn)行連續(xù)拍攝，標(biāo)注出各個(gè)圖像的序列，通過所拍攝的圖像坐標(biāo)，分別計(jì)算出相機(jī)所拍攝圖像中每個(gè)點(diǎn)所對應(yīng)的新世界坐標(biāo)下的坐標(biāo)(X”,Y”)，得到相機(jī)所拍攝的校正圖像；根據(jù)上述相機(jī)校正的圖像，在相鄰時(shí)間的兩個(gè)校正圖像中，以最大相似的原則，對每個(gè)示蹤粒子進(jìn)行匹配，根據(jù)相鄰時(shí)間的兩個(gè)校正圖像中所有粒子的匹配結(jié)果，得到每個(gè)示蹤粒子的空間位移，得到所有相鄰兩個(gè)校正圖像中所有示蹤粒子的空間位移，從而獲得表面流場，本發(fā)明河道表面流場的處理方法適用于粒子濃度不高的時(shí)候，解決了現(xiàn)有額粒子 跟蹤 測速測量誤差較大的問題，它可以進(jìn)行大范圍表面流場測量。，下面是河道表面流場的處理方法專利的具體信息內(nèi)容。
1.一種河道表面流場的處理方法，其特征在于：它包括以下步驟：
在待測量區(qū)域的表面流場內(nèi)，選取至少3個(gè)固定點(diǎn),用測量設(shè)備獲得上述至少3個(gè)固定點(diǎn)的世界坐標(biāo)；
安置一臺相機(jī)，使相機(jī)視野范圍覆蓋待測量區(qū)域的表面流場，相機(jī)對準(zhǔn)待測量區(qū)域的表面流場進(jìn)行拍攝，提取在世界坐標(biāo)系下的上述至少3個(gè)固定點(diǎn)的坐標(biāo)，和相機(jī)所拍攝圖像中的上述至少3個(gè)固定點(diǎn)的圖像坐標(biāo)，
選出所有固定點(diǎn)的世界坐標(biāo)X，Y的最小值Xmin，Ymin，以（Xmin，Ymin）點(diǎn)為新世界坐標(biāo)系的原點(diǎn)位置，新世界坐標(biāo)系X”、Y”軸方向與世界坐標(biāo)系X、Y軸方向一致，建立新世界坐標(biāo)系，并且在此基礎(chǔ)上，對世界坐標(biāo)系進(jìn)行縮小倍數(shù)B，則可以得到新世界坐標(biāo)系下的所有固定點(diǎn)坐標(biāo)為
X”=(X-Xmin)/B
Y”=(Y-Ymin)/B
根據(jù)相機(jī)固定點(diǎn)在新世界坐標(biāo)系下的坐標(biāo)和相機(jī)固定點(diǎn)在拍攝圖像上的坐標(biāo)，分別構(gòu)建出相機(jī)固定點(diǎn)的新世界坐標(biāo)和固定點(diǎn)在拍攝圖像坐標(biāo)的映射關(guān)系；固定點(diǎn)的新世界坐標(biāo)為： …，固定點(diǎn)的拍攝圖像坐標(biāo)為： …
建立下列關(guān)系式：
計(jì)算得出式中的K值，
以新世界坐標(biāo)系中的至少3個(gè)固定點(diǎn)為基點(diǎn)，根據(jù)下列公式，分別計(jì)算出相機(jī)拍攝圖像中每個(gè)點(diǎn)所對應(yīng)的新世界坐標(biāo)系下的坐標(biāo)(X”,Y”)
? 即通過計(jì)算得出X”,Y”坐標(biāo)；
計(jì)算在世界坐標(biāo)下任意兩個(gè)固定點(diǎn)之間的距離L1，和該相機(jī)的在新世界坐標(biāo)系下的上述兩個(gè)固定點(diǎn)之間的距離L1”,得到像素的空間分辨率=?L1/?L1”；
在待測量區(qū)域的表面流場內(nèi)撒若干個(gè)示蹤粒子，使示蹤粒子漂浮在水面，每個(gè)示蹤粒子在圖像中成像的大小為2*2至3*3個(gè)像素，并且在5*5像素的區(qū)域范圍內(nèi)只有1個(gè)示蹤粒子，上述示蹤粒子為相機(jī)后續(xù)連續(xù)拍攝的目標(biāo)區(qū)域；
在待測量區(qū)域的表面流場內(nèi)，相機(jī)對準(zhǔn)上述示蹤粒子的目標(biāo)區(qū)域進(jìn)行連續(xù)拍攝，標(biāo)注出各個(gè)圖像的序列，通過所拍攝的圖像坐標(biāo)，根據(jù)下列公式，分別計(jì)算出相機(jī)所拍攝圖像中每個(gè)點(diǎn)所對應(yīng)的新世界坐標(biāo)下的坐標(biāo)(X”,Y”)
? 即通過計(jì)算得出新世界坐標(biāo)系下的X”,Y”坐標(biāo)，得到相機(jī)所拍攝的
校正圖像；
根據(jù)上述相機(jī)校正的圖像，在相鄰時(shí)間的兩個(gè)校正圖像中，以最大相似的原則，對每個(gè)示蹤粒子進(jìn)行匹配，根據(jù)相鄰時(shí)間的兩個(gè)校正圖像中所有粒子的匹配結(jié)果，得到每個(gè)示蹤粒子的像素的二維位移；
根據(jù)上述的像素空間分辨率，每個(gè)示蹤粒子的空間速度=每個(gè)示蹤粒子的像素的二維位移*像素的空間分辨率/兩幀圖像的時(shí)間間隔；
重復(fù)步驟7）和步驟8），得到所有相鄰兩個(gè)校正圖像中所有示蹤粒子的空間速度，從而獲得表面流場。
2.如權(quán)利要求1所述的表面流場的計(jì)算方法，其特征在于：所述固定點(diǎn)為3-8個(gè)點(diǎn)。
3.如權(quán)利要求1所述的表面流場的計(jì)算方法，其特征在于：所述的B為>0的數(shù)。
河道表面流場的處理方法
技術(shù)領(lǐng)域
背景技術(shù)
發(fā)明內(nèi)容
1)在待測量區(qū)域的表面流場內(nèi)，選取至少3個(gè)固定點(diǎn),用測量設(shè)備獲得上述至少3個(gè)固定點(diǎn)的世界坐標(biāo)；
2)安置一臺相機(jī)，使相機(jī)視野范圍覆蓋待測量區(qū)域的表面流場，相機(jī)對準(zhǔn)待測量區(qū)域的表面流場進(jìn)行拍攝，提取在世界坐標(biāo)系下的上述至少3個(gè)固定點(diǎn)的坐標(biāo)，和相機(jī)所拍攝圖像中的上述至少3個(gè)固定點(diǎn)的圖像坐標(biāo)，
3)選出所有固定點(diǎn)的世界坐標(biāo)X，Y的最小值Xmin，Ymin，以（Xmin，Ymin）點(diǎn)為新世界坐標(biāo)系的原點(diǎn)位置，新世界坐標(biāo)系X”、Y”軸方向與世界坐標(biāo)系X、Y軸方向一致，建立新世界坐標(biāo)系，并且在此基礎(chǔ)上，對世界坐標(biāo)系進(jìn)行縮小倍數(shù)B，則可以得到新世界坐標(biāo)系下的所有固定點(diǎn)坐標(biāo)為
X”=(X-Xmin)/B
Y”=(Y-Ymin)/B；
4)根據(jù)相機(jī)固定點(diǎn)在新世界坐標(biāo)系下的坐標(biāo)和相機(jī)固定點(diǎn)在拍攝圖像上的坐標(biāo)，構(gòu)建出相機(jī)固定點(diǎn)的新世界坐標(biāo)和固定點(diǎn)在拍攝圖像坐標(biāo)的映射關(guān)系；固定點(diǎn)的新世界坐標(biāo)為： …，固定點(diǎn)的拍攝圖像坐標(biāo)為：
…
建立下列關(guān)系式：
計(jì)算得出式中的K值，
以新世界坐標(biāo)系中的至少3個(gè)固定點(diǎn)為基點(diǎn)，根據(jù)下列公式，分別計(jì)算出相機(jī)拍攝圖像中每個(gè)點(diǎn)所對應(yīng)的新世界坐標(biāo)系下的坐標(biāo)(X”,Y”)
? 即通過計(jì)算得出X”,Y”坐標(biāo)；
計(jì)算在世界坐標(biāo)下任意兩個(gè)固定點(diǎn)之間的距離L1，和該相機(jī)的在新世界坐標(biāo)系下的上述兩個(gè)固定點(diǎn)之間的距離L1”,得到像素的空間分辨率=?L1/?L1”；
5)在待測量區(qū)域的表面流場內(nèi)撒若干個(gè)示蹤粒子，使示蹤粒子漂浮在水面，每個(gè)示蹤粒子在圖像中成像的大小為2*2至3*3個(gè)像素，并且在5*5像素的區(qū)域范圍內(nèi)只有1個(gè)示蹤粒子，上述示蹤粒子為相機(jī)后續(xù)連續(xù)拍攝的目標(biāo)區(qū)域；
6)在待測量區(qū)域的表面流場內(nèi)，相機(jī)對準(zhǔn)上述示蹤粒子的目標(biāo)區(qū)域進(jìn)行連續(xù)拍攝，標(biāo)注出各個(gè)圖像的序列，通過所拍攝的圖像坐標(biāo)，根據(jù)下列公式，分別計(jì)算出相機(jī)所拍攝圖像中每個(gè)點(diǎn)所對應(yīng)的新世界坐標(biāo)下的坐標(biāo)(X”,Y”)
? 即通過計(jì)算得出新世界坐標(biāo)系下的X”,Y”坐標(biāo)，得到相機(jī)所拍攝的
校正圖像；
7)根據(jù)上述相機(jī)校正的圖像，在相鄰時(shí)間的兩個(gè)校正圖像中，以最大相似的原則，對每個(gè)示蹤粒子進(jìn)行匹配，根據(jù)相鄰時(shí)間的兩個(gè)校正圖像中所有粒子的匹配結(jié)果，得到每個(gè)示蹤粒子的像素的二維位移；
8)根據(jù)得到的像素空間分辨率，每個(gè)示蹤粒子的空間速度=每個(gè)示蹤粒子的像素的二維位移*像素的空間分辨率/兩幀圖像的時(shí)間間隔；
9)重復(fù)步驟7）和步驟8），得到所有相鄰兩個(gè)校正圖像中所有示蹤粒子的空間速度，從而獲得表面流場。
圖3為由圖2經(jīng)過校正后的在新世界坐標(biāo)系下的示意圖；
圖4是相機(jī)所拍攝的示蹤粒子圖像，經(jīng)轉(zhuǎn)換后，成為新世界坐標(biāo)系下的相鄰兩個(gè)圖像的疊加；
圖5為圖4匹配后的狀態(tài)。在圖4和圖5中黑色示蹤粒子為相鄰圖像中的前一楨的示蹤粒子，灰色示蹤粒子為相鄰圖像中的后一楨的示蹤粒子
在圖1至圖4中，標(biāo)號1為相機(jī)；標(biāo)號2為固定點(diǎn)；標(biāo)號3為示蹤粒子。
具體實(shí)施方式
2)安置一臺相機(jī)1，使相機(jī)1視野范圍覆蓋待測量區(qū)域的表面流場，相機(jī)1對準(zhǔn)待測量區(qū)域的表面流場進(jìn)行拍攝，提取在世界坐標(biāo)系下的4個(gè)固定點(diǎn)2的坐標(biāo)，和圖2所示的相機(jī)所拍攝圖像中的4個(gè)固定點(diǎn)2的圖像坐標(biāo)，
3)選出所有固定點(diǎn)2的世界坐標(biāo)X，Y的最小值Xmin，Ymin，以（Xmin，Ymin）點(diǎn)為新世界坐標(biāo)系的原點(diǎn)位置，新世界坐標(biāo)系X”、Y”軸方向與世界坐標(biāo)系X、Y軸方向一致，建立新世界坐標(biāo)系，并且在此基礎(chǔ)上，對世界坐標(biāo)系進(jìn)行縮小倍數(shù)B，則可以得到新世界坐標(biāo)系下的所有固定點(diǎn)坐標(biāo)為
X”=(X-Xmin)/B
Y”=(Y-Ymin)/B，B為>0的數(shù)；
4)根據(jù)相機(jī)固定點(diǎn)2在新世界坐標(biāo)系下的坐標(biāo)和相機(jī)固定點(diǎn)在拍攝圖像上的坐標(biāo)，構(gòu)建出相機(jī)固定點(diǎn)的新世界坐標(biāo)和固定點(diǎn)在拍攝圖像坐標(biāo)的映射關(guān)系；固定點(diǎn)的新世界坐標(biāo)為： …，固定點(diǎn)的拍攝圖像坐標(biāo)為：
…
建立下列關(guān)系式：
計(jì)算得出式中的K值，
以新世界坐標(biāo)系中的4個(gè)固定點(diǎn)為基點(diǎn)，根據(jù)下列公式，計(jì)算出相機(jī)拍攝圖像中每個(gè)點(diǎn)所對應(yīng)的新世界坐標(biāo)系下的坐標(biāo)(X”,Y”)
? 即通過計(jì)算得出X”,Y”坐標(biāo)，得到圖3,；
計(jì)算在世界坐標(biāo)下任意兩個(gè)固定點(diǎn)之間的距離L1，和該相機(jī)的在新世界坐標(biāo)系下的上述兩個(gè)固定點(diǎn)之間的距離L1”,得到像素的空間分辨率=?L1/?L1”；
5)在待測量區(qū)域的表面流場內(nèi)撒若干個(gè)示蹤粒子3，使示蹤粒子3漂浮在水面，每個(gè)示蹤粒子在圖像中成像的大小為2*2至3*3個(gè)像素，并且在5*5像素的區(qū)域范圍內(nèi)只有1個(gè)示蹤粒子3，上述示蹤粒子3為相機(jī)1后續(xù)連續(xù)拍攝的目標(biāo)區(qū)域；
6)在待測量區(qū)域的表面流場內(nèi)，相機(jī)1對準(zhǔn)上述示蹤粒子3的目標(biāo)區(qū)域進(jìn)行連續(xù)拍攝，標(biāo)注出各個(gè)圖像的序列，通過所拍攝的圖像坐標(biāo)，根據(jù)下列公式，分別計(jì)算出相機(jī)所拍攝圖像中每個(gè)點(diǎn)所對應(yīng)的新世界坐標(biāo)下的坐標(biāo)(X”,Y”)
? 即通過計(jì)算得出新世界坐標(biāo)系下的X”,Y”坐標(biāo)，得到相機(jī)所拍攝的
校正圖像；
7)根據(jù)上述相機(jī)校正的圖像，如圖4所示，在相鄰時(shí)間的兩個(gè)校正圖像中，以最大相似的原則，對每個(gè)示蹤粒子進(jìn)行匹配，根據(jù)相鄰時(shí)間的兩個(gè)校正圖像中所有粒子的匹配結(jié)果，得到每個(gè)示蹤粒子的像素的二維位移，圖5所示；
8)根據(jù)得到的像素空間分辨率，每個(gè)示蹤粒子的空間速度=每個(gè)示蹤粒子的像素的二維位移*像素的空間分辨率/兩幀圖像的時(shí)間間隔；
9)重復(fù)步驟7）和步驟8），得到所有相鄰兩個(gè)校正圖像中所有示蹤粒子的空間速度，從而獲得表面流場。
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