[发明专利]一种基于结合块匹配和密集逆向搜索的视频测流方法及装置

说明书

本发明公开了一种结合块匹配和密集逆向搜索的视频测流方法及装置，属于水文测流技术领域。本发明借鉴视频编码中常用到的基于区域匹配的方法，利用密集逆向搜索计算区域中每个像素点之间的位移取平均值得到块区域的位移，最后计算得到河流的表面流速。本发明提出的方法引入了密集逆向搜索，只计算块区域中每个像素点之间的位移，提高了算法效率；且采用完全非接触式的视频测流，节省了人力，缩短了测量时间，提高了工作效率，视频采集设备易于维护。

技术领域

本发明属于计算机视觉技术领域，具体涉及一种基于结合块匹配和密集逆向搜索的视频测流方法，还涉及一种基于结合块匹配和密集逆向搜索的视频测流装置。

背景技术

我国河流众多，河流的综合利用在国家经济社会发展中占有重要的地位。国家建立了许多水文站对很多河流进行水文信息监测，而河流流速的测量是水文信息监测的重要任务之一。然而洪水的发生具有突发性，且很多水文站地势险峻，这都使得河流流速测量变得很困难。近年来，非接触式明渠水流监测技术在传感器及嵌入式技术的推动下取得了长足进步，专利公开号为CN111232130A的发明专利，提出了一种新型全自动定位浮标装置及其使用方法有效的提高了水流表面流速监测的高效性，但是浮标的使用还是具有一定的局限性。专利公开号为CN107590819A的发明专利提出了一种基于压缩感知图像分析的河流表面流速估计方法可以实现河流流速实时监测以及数据远程传输，但此方法只能得到一个流速区间，并不能得到准确的流速，有一定的局限性。

虽然这些方法都已经被广泛的研究并取得了实际的应用，但都有不足的地方，基于压缩感知图像分析的河流表面流速估测只能得到一个流速区间，浮标装置在湍流情况下得不到保证，因此，迫切的需要一种相对更加精确和简单的方法来监测河流的流速。本发明提出了一种结合块匹配和密集逆向搜索的视频测流方法，只计算小块之间的像素点位移，既有利于保证准确性，又有利于提高时效性。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术中的不足，提供了一种基于结合块匹配和密集逆向搜索的视频测流方法，将计算像素点之间的位移与块匹配结合得到帧间位移，从而计算得到河流表面流速。

为解决上述技术问题，本发明提供了一种基于结合块匹配和密集逆向搜索的视频测流方法，包括以下过程：

将视频流中每帧图像转换为灰度图；

获取测速线的起点和终点，根据测速线起点和终点确定测速线上块区域中心点及对应的块区域；

基于密集逆向搜索算法计算相邻帧之间块区域中每个像素点的帧间位移，并取平均值作为相邻帧之间块区域的帧间位移；

计算视频流中所有相邻帧之间块区域的帧间位移的平均值作为块区域的帧间位移；

根据块区域的帧间位移，计算获得测速线上块区域中心点的流速。

进一步的，所述根据测速线起点和终点确定测速线上块区域中心点及对应的块区域，包括：

根据测速线的起点和终点，对测速线的起点到终点连线进行分段，以测速线上的分段点作为块区域中心点；

对于任一块区域中心点(x,y)，对应的块区域为(x-r:x+r,y-r:y+r)，其中r为分段后每一小段的x方向上距离的一半和y方向上距离的一半两者中绝对值取整较大者。

进一步的，所述分段采取等分原则，分段数目由断面数据的个数确定。

进一步的，所述基于密集逆向搜索算法计算相邻帧之间块区域中每个像素点的帧间位移，包括：