[发明专利]一种基于视频的水流速检测方法及系统

权利要求书

1.一种基于视频的水流速检测方法，其特征在于，

包括如下步骤：

1)通过相机采集水流的视频，对视频图像进行特征点检测和匹配：首先对相邻两帧水面图像的角点进行检测，再对检测到的特征点进行SIFT特征提取，得到相应的描述子，通过SIFT特征描述子对前后两帧检测到的角点进行匹配；得到成对的匹配特征点后，再对特征点进行筛选；

2)将筛选后得到的每对匹配点的像素坐标转换为世界坐标；

3)水流流速计算：通过像素点的世界坐标，计算出每对匹配点的实际物理距离，再通过视频帧率计算出帧间时间，根据速度计算公式v＝d/t计算出每对匹配点的运动速度；

在步骤1)通过相机采集水流的视频之前需要进行相机内参标定，包括如下内容：

对标定板图像进行采集，得到标定图像；得到标定图像后，根据相机模型中世界坐标系、相机坐标系、图像坐标系和像素坐标系四个坐标系的关系，计算出相机的内参参数；

通过上述方法对相机在不同变倍下的内参进行标定，得到多组变倍下的内参参数的数据，对数据进行拟合处理，得出内参参数与变倍倍数之间的关系式；

在步骤2)中，首先根据相机模型中世界坐标系，相机坐标系，图像坐标系以及像素坐标系的关系，推导出像素坐标系和世界坐标系的转换关系；再通过内参参数与变倍倍数之间的关系式计算出当前变倍下的内参矩阵，结合像素坐标系和世界坐标系的转换关系得到像素点的世界坐标；

所述筛选分为三个步骤：

11)根据基于SIFT特征匹配得到的匹配度进行排序，取匹配度较高的前n个点进行下一步的筛选；

12)计算每对匹配点连线的斜率，根据斜率对匹配点进行排序，选择斜率较小的前m个点进行下一步的筛选；

13)计算每对匹配点的欧式距离，并根据欧式距离对匹配点进行聚类，从所得的类中选择点数最多的一类中包含的点进行下一步的计算。

2.一种基于视频的水流速检测系统，基于权利要求1所述的一种基于视频的水流速检测方法，其特征在于，

包括：

特征点检测和匹配模块：用于采集水流的视频，对视频图像进行特征点检测和匹配，具体的，首先对相邻两帧水面图像的角点进行检测，再对检测到的特征点进行SIFT特征提取，得到相应的描述子，通过SIFT特征描述子对前后两帧检测到的角点进行匹配；得到成对的匹配特征点后，再对特征点进行筛选；

坐标转换模块，用于将筛选后得到的每对匹配点的像素坐标转换为世界坐标；

水流流速计算模块，用于通过像素点的世界坐标，计算出每对匹配点的实际物理距离，再通过视频帧率计算出帧间时间，根据速度计算公式v＝d/t计算出每对匹配点的运动速度。

3.一种电子设备，其特征在于，

包括存储器和处理器，所述存储器存储有可被所述处理器执行的程序指令，所述处理器调用所述程序指令能够执行如权利要求1所述的一种基于视频的水流速检测方法。

4.一种非暂态计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，

当所述计算机程序被处理器执行时，实现如权利要求1所述的一种基于视频的水流速检测方法。