[发明专利]V型河道两岸沿程水位变化实验室采集方法和装置

权利要求书

1.一种V型河道两岸沿程水位的实验室采集方法，包括以下工艺步骤：

(1)平行于V型水槽纵向轴线在水槽外部两侧布置数个观测点，每个观测点处布置一台CCD相机拍摄两岸的水位变化；

(2)在每台CCD相机的拍摄区域内在水槽侧壁上布置平行于水槽轴线的标尺，用于确定水流的演进距离及每台CCD相机拍摄的水平宽度范围；

(3)为方便后期将图片进行二值化处理，利用染色剂事先将水槽中的水体染成深色，在水槽中形成已知水深的静止水体，通过拍照和对图片的二值化处理，从而确定实际水深与在竖直方向上排列的像素点之间的比例关系；

(4)利用闸门将水槽分成上下游两部分，再将水槽上下游的水位调节至试验所需高度后，开启CCD相机进行拍摄，随后利用安装在闸门上方的电机瞬时提起闸门形成溃坝洪水开展试验，待水流演进至试验设定时间后，关闭CCD相机停止拍摄；

(5)利用图像处理软件将CCD相机拍摄的视频转换为图片形式，同时以标尺上的刻度作为图片裁剪的依据，将同一时刻相邻相机拍到的重合区域进行裁剪，然后拼接成一张标尺连续的图；

(6)对所得图片进行二值化处理后，读取图片中竖向每列像素点的总个数，通过步骤(3)确定的比例关系换算得到沿程的水位变化过程。

2.根据权利要求1所述方法，其特征在于，所述V型水槽左右侧壁对称或非对称，对应模拟两河岸对称或不对称的V型河道。

3.根据权利要求2所述方法，其特征在于，V型水槽左右侧壁与地面的夹角为0～90°，且不为0°和90°。

4.根据权利要求1所述方法，其特征在于，水流速度为为2m/s～6m/s，CCD相机视频拍摄帧速度为48fps～200fps。

5.根据权利要求1所述方法，其特征在于，步骤(5)利用MATLAB软件里的VideoReader函数进行将CCD相机拍摄的视频转换为图片形式。

6.根据权利要求1所述方法，其特征在于，在MATLAB里中运行以下代码进行读取二值化处理后的图片的竖向的黑色像素点个数：

。

7.根据权利要求1所述方法，其特征在于，步骤(4)“试验设定的时间”是1分钟或2分钟。

8.根据权利要求1所述方法，其特征在于，在MATLAB里运行以下代码对图片进行裁剪和合并：

1-for p＝1:d％读取图片的总数，d为常数，根据实际读取的图片数进行选择

2-E＝imread(['SYT1',sprintf('％03d',p),'.jpg'])；％读取相机1拍摄的图片

3-F＝imread(['SYT2',sprintf('％03d',p),'.jpg'])；％读取相机2拍摄的图片

4-c1＝imcrop(E,[0 0 r n])；％对相机1拍摄的图片进行裁剪，r为常数，根据实际拼合的位置进行选择，n为相机拍摄时分辨率中的列数

5-c2＝imcrop(F,[m-r 0 m n])；％对相机2拍摄的图片进行裁剪，m为相机拍摄时分辨率中的行数

6-S＝[c1,c2]；％将裁剪后的图片1、2合并

7-imwrite(S,['SYT5',sprintf('％03d',p),'D.jpg'],'jpg')；％保存合并后的图片

8-end。

9.一种V型河道两岸水位采集试验装置，其特征在于，包括V型水槽、设置在水槽断面的可开启和关闭的闸门，驱动闸门升降实现开启和关闭的电机，以及安装在V型水槽两侧壁外部的CCD相机，所述V型水槽侧壁上设置有水平向标尺。

10.根据权利要求8所述装置，其特征在于，平行于V型水槽纵向轴线在水槽外部两侧布置有数个观测点，每个观测点处布置一台CCD相机拍摄两岸的水位变化。