[发明专利]一种测量水域表面流场方法、装置及电子设备

说明书

本发明公开了一种测量水域表面流场方法，涉及图像处理、视频分析技术领域，包括：设定并记录辅助标定相机的位置，用辅助标定相机采集水面大场景视频，对辅助标定相机进行坐标三维标定，得到三维标定数据；根据辅助标定相机的位置调整测量相机的位置，用测量相机采集水面局部波纹细节视频；对水面大场景视频和水面局部波纹细节视频坐标映射，得到每一帧水面局部波纹细节视频图像在水面大场景视频图像中的相对坐标；对水面局部波纹细节视频做波浪跟踪处理，得到波浪的运动矢量信息，再根据三维标定数据校准，得到流速矢量数据，根据相对坐标和流速矢量数据对每一帧水面局部波纹细节视频图像进行拼接，得到广域流场数据，以高精度测量广域流场。

技术领域

本发明实施例涉及图像处理、视频分析技术领域，具体涉及一种测量水域表面流场方法、装置及电子设备。

背景技术

在内河航道中，如果水流流向与航道轴线不一致，则将产生横向水流，船舶航行过程中航道内的横向流速关系到船舶能否安全通过该航道。有研究者对不同航线航行情况下受到的水流影响进行了分析，结果表明，航线选择不同，船舶受水流的影响也不同；船舶受横流的影响程度与船型和静水航速等因素有关，船舶尺寸越大，受横流的影响越大；船舶静水航速越大，受横流的影响越小。研究人员通过概化连续弯道船模试验，研究了千吨级机动驳船在内河航道(Ⅲ级)中的通航条件，结果表明：船舶下行漂角随着流速、水深及中心角的增大而增大，并提出了漂角同这些参数的相关关系式。研究人员通过概化水槽试验，比较了有、无桥墩的时均流速和紊流强度横向分布变化，得出桥墩对时均流速和紊流强度的影响幅度和范围，并给出了桥墩最大紊流宽度随断面平均流速变化的关系。综上，精确掌握河道水流流场情况，是保障水道行船安全、确保水利工程安全的必要工作。

目前，流场测量方法众多，但现有各种流场量测方法都存在不同缺陷，均不能同时实现高精度的广域河流流场测量，因此，缺乏高精度广域流场的量测系统是目前国内外河道行船安全保障和水资源开发的巨大阻碍。

发明内容

为此，本发明实施例提供一种测量水域表面流场方法、装置及电子设备，以解决现有技术中缺乏高精度广域流场的测量问题。

为了实现上述目的，本发明的实施方式提供如下技术方案：

在本发明的实施方式的第一方面中，提供了一种测量水域表面流场方法，包括：

设定并记录辅助标定相机的位置，采用所述辅助标定相机采集水面大场景视频，对所述辅助标定相机进行坐标三维标定，得到三维标定数据；

根据所述辅助标定相机的位置调整测量相机的位置，采用所述测量相机采集水面局部波纹细节视频；

对所述水面大场景视频和所述水面局部波纹细节视频进行坐标映射，得到每一帧水面局部波纹细节视频图像在水面大场景视频图像中的相对坐标；

采用均值漂移和卡尔曼滤波的跟踪算法对水面局部波纹细节视频进行波浪跟踪处理，得到波浪的运动矢量信息；

根据所述辅助标定相机的三维标定数据对所述波浪的运动矢量信息进行校准，得到流速矢量数据，根据所述相对坐标和所述流速矢量数据对每一帧水面局部波纹细节视频图像进行拼接，得到广域流场数据。

在本发明的一个实施例中，设定并记录辅助标定相机的位置包括：调整辅助标定相机的位置，使得采集区域视场和采集图像清晰度同时满足预设条件，记录辅助标定相机的位置。

在本发明的另一实施例中，设定所述辅助标定相机的位置包括：调整辅助标定相机的PTZ位置，使辅助标定相机能够进行坐标三维标定。

在本发明的又一个实施例中，对所述辅助标定相机进行坐标三维标定，得到三维标定数据，包括：设置棋盘格标定板，采用棋盘格3D标准算法对所述辅助标定相机进行坐标三维标定，得到三维标定数据。