[发明专利]一种视频流体高度的计算方法

权利要求书

1.一种视频流体高度的计算方法，其特征在于该方法利用流体运动矢量的计算结果，根据粒子运动时的相互作用，计算得到流体粒子的分布函数，再根据分布函数，计算得到流体运动的高度，具体包括以下步骤：

(1)流体运动矢量的计算；

(2)运动矢量和LBM相结合的高度计算；

(3)对高度计算结果的去噪和平滑；

(4)利用LBM递推流体的高度；

(5)高度校正；其中：

所述流体运动矢量的计算：利用连续两帧图像，采用区域相关运算方式对流体运动矢量进行初始化；再运用所定义的运动矢量的特征向量，对初始化的结果进行聚类，并统计各类别的规模，保留主要类别，最后用主要类别中的流体运动矢量的结果进行线性插值，得到运动矢量计算结果；其中，用于聚类的特征向量定义为：

vector=[x,y,u,v,sigu,sigv]      （1）

(x,y)为流体粒子所在的位置，u和v分别表示该粒子的运动矢量沿x方向和沿y方向的分量，sigu和sigv分别表示u和v的符号，如果为正取1，如果为负取-1，否则取0；具体计算包括：

1）利用连续两帧图像，采用区域相关运算对流体运动矢量进行初始化；

2）利用运动矢量的特征向量vector＝[x,y,u,v,sigu，sigv]进行聚类，具体地，如果粒子Pi和Pj的运动矢量的特征向量分别为：vector_i=[x_pi,y_pi,u_pi，v_pi,sigu_pi,sigv_pi]及vector_j=[x_pj,y_pj,u_pj,v_pj,sigu_pj,sigv_pj]，并且，它们同时满足式（2）至（5），则认为粒子P_i和P_j的运动具有相似性，并将它们聚到相同的类别之中；

|(xpi-xpj)2+(ypi-ypj)2<thresholddis---(2)]]>

|angle(vecpi,vecpj)|<thresholdangle---(3)]]>

sigu_pi*sigu_pj≥0      （4）

sigv_pi*sigv_pj≥0       （5）

其中，threshold_dis表示粒子P_i和P_j之间距离的阈值；vec_pi和vec_pj分别表示粒子P_i和P_j的运动矢量(u_pi，v_pi)及(u_pj,v_pj)；threshold_angle表示它们运动矢量方向的阈值；

3）统计各类别的规模，对于聚类结果中规模较大的类别，保留其结果；设任意一个类D，它的类内粒子数为D_num，即该类的规模为D_num，如果其满足式（6）则认为类内粒子运动矢量是较为准确的，并将这些粒子的flag值置为1；否则，对于粒子的flag值置为0；

D_num>threshold_D      （6）

其中，threshold_D是粒子数目的阈值；

4）对于任意一个flag值为1的粒子P_m，在其周围的区域中选取一个与之最近且flag值为1的粒子P_n,对这两个粒子连线上的所有flag值为0的粒子采用线性插值的方法，得到它们的运动矢量结果；

所述运动矢量和LBM相结合的高度计算包括：

a）假设任意一个尚未计算高度的粒子S(x,y)，其周围粒子为T_i(x,y)(i＝1,...,8)，它们对应的运动矢量为(u_i,v_i)，粒子T_i(x，y)对粒子S(x,y)作用力的标准方向为F_i，设标准方向F_i与向量Hor(u_i,0)的夹角为θ₁，F_i与向量Ver(0,v_i)的夹角为θ₂，用下式计算粒子S(x,y)的分布函数f_i（x,y,t)：

b）利用下式计算粒子S(x,y)在三维空间中的高度h

h(r,t)=Σi=0dfi(r,t)]]>

c）判断是否所有粒子的高度已经计算，如果是，转步骤d），否则，转步骤a）；

d）计算结束。