[发明专利]一种基于视频中运动目标识别的流水速度监测方法

说明书

技术领域

本发明是关于一种流水速度监测系统，特别是关于一种基于视频中运动目标识别的流水速度监测系统。 

背景技术

实际应用当中经常使用到的流速测量方法有以下几种：运用声学多普勒原理测量流速的方法，还有在《河流流量测验规范》当中规定的一些流速仪法、比降一面积法以及传统浮标法这三种测量流速方式。但是这些传统的方法往往存在一些重要的缺陷。声学多普勒流速测量法虽然精度高，但是成本高，安全性低，特别是在高洪期间船测法的危险系数高；流速仪测速法测量范围窄，安全性低，且洪水来临之时，假若洪水的水位没过了正常情况下的布设位置，将导致测量结果不可靠。基于运动目标识别的流速测量方法是通过视频记录洪水中运动的浮标，使用运动目标检测和识别的方法识别出每一帧图像中的运动目标，得到浮标在视场中移动距离以及所需要的时间，根据浮标与摄像头的相对位置关系，参照预设的标定物参数，基于特定的投影规则，得到图像坐标与实际水面物理坐标间的一种特定的映射关系，进而完成对摄像头的标定，从而推断出洪水的流速。 

发明内容

本发明为解决公知技术中的问题而提供一种基于视频中运动目标识别的流水速度监测方法。 

本发明为解决公知技术中的问题所采用的技术方案是： 

(1)、基于视频的运动目标检测与跟踪 

通过帧间差分法来检测出运动目标，通过对视频图像序列中相邻的两幅或三幅图像进行差分运算来获得运动物体的轮廓，在帧差法的实现过程中，令I_k-1(x，y)，I_k(x，y)，分别表示视频图像序列中的第k-1，k帧，可得到相邻两帧的差为： 

在基于视频的洪水流速测量实验过程中，由于在 很短的时间范围内，环境变化亮度不大，相邻居两帧之间像素强度的相差小于10，则认为是背景中的像素造成的，如果像素区域强度变化大于100，则可以认为是由运动造成的； 

(2)、摄像机定标，摄像机定标具体分为求解摄像机内部参数和外部参数； 

(a)、外部参数求解：图像上像素值(u，v)与坐标(x，y)之间的关系是u＝x/dx+u0，v＝y/dy+v0用齐次坐标与矩阵表示为： 

摄像机坐标系与世界坐标系之间的关系可用旋转矩阵R与平移向量t来描述，空中一点P的位置在摄像机坐标系下可表示为 XcYcZc=RXwYwZw+T]]>

其中R是3*3正交旋转矩阵，T是3*1平移矩阵：