[发明专利]基于图计算的河流流速估计方法

说明书

本发明公开了基于图计算的河流流速估计方法，包括如下步骤：勘测所需监测目标河流的周边环境，然后选择合适的安装位置安装及配置摄像头；摄像头间隔时间段拍摄河流表面的水流视频，将水流视频存储到分布式数据库中，并将水流视频传输至视频处理平台；视频处理平台对利用视频处理软件逐帧截取水流图像，将同一流速范围内的水流图像归为同一类；将截取水流图像进行降噪处理，并调节水流图像的图像质量；提取水流图像的特征轮廓信息。本发明通过视频监控图像处理的方法代替人工测量，能够有效的保证人员的安全，只通过提取河流表面影像帧图像中的水流特征进行分类识别即可快速方便的估计出河流表面流速。

技术领域

本发明涉及河流流速估计技术领域，尤其涉及基于图计算的河流流速估计方法。

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。由于我国国土面积大，地形复杂，降雨量分布不均，往往有些地方发生洪涝灾害。在20世纪，我国就发生过三次较大洪水，每次都给国家和人民造成巨大损失。还有每到雨季时节，受到持续强降雨的影响，长江流域有些地方就会发生超警戒水位，给人们的财产和生命带来威胁。尽管这些我们无法控制，但是我们可以通过采取一些措施进行预防，使国家和人民的损失降到最低。国家建立许多水文站对许多河流进行水文信息的监测，水文监测就是对江河水的动态进行长期、持续的观察测量，记录水资源的变化规律，为水资源合理调度利用以及防汛抗洪等提供了准确的水文信息。

然而，河流流速的测量往往采用是人工投放浮标，利用秒表、对讲机、经纬仪等这些工具对浮标流过距离和使用时间进行确定，来计算河流的流速，该方法不能保证监测人员的生命安全；测量时由于人为因素大，测量结果准确性不高。

发明内容

基于背景技术存在的技术问题，本发明提出了基于图计算的河流流速估计方法。

本发明提出的基于图计算的河流流速估计方法，包括如下步骤：

S1勘测所需监测目标河流的周边环境，然后选择合适的安装位置安装及配置摄像头；

S2摄像头间隔时间段拍摄河流表面的水流视频，将水流视频存储到分布式数据库中，并将水流视频传输至视频处理平台；

S3视频处理平台对利用视频处理软件逐帧截取水流图像，将同一流速范围内的水流图像归为同一类；

S4将截取水流图像进行降噪处理，并调节水流图像的图像质量；

S5提取水流图像的特征轮廓信息，并利用聚类处理对水流图像的特征轮廓信息进行分类处理；

S6通过压缩感知图像分析方法对分类处理后的水流图像特征轮廓信息数据进行建模，利用所建模型实时获取测试水流图像的类别标签；进而，依据所得类别标签对应关系映射表得到流速范围。

优选的，所述步骤S1之前先建立构建不同天气调节下的河流表面水流所代表的不同特征数据的特征数据库。

优选的，所述步骤S5提取水流图像的特征轮廓信息：以特征数据库作为依据，识别出水流图像的特征轮廓信息，并进行图像分类。

优选的，所述步骤S4之前，对水流图像进行预处理：对水流图像进行灰度化、直方图均衡、对比度增强、降维预处理，同时，对水流图像做颜色校正处理。

优选的，所述步骤S4降噪处理：通过利用色调映射方法并采用16比特浮点数据表征各帧原始图像中的每一个像素点，从而准确显示所融合后的高动态范围图像。

优选的，所述步骤S4调节水流图像的图像质量：获取待处理水流图像，并从待处理水流图像中截取多张子图像，子图像中包含水流特征，分别计算每张子图像对应的水流凝聚度，水流凝聚度用来表征所述子图像中各个水流之间的凝聚程度，确定最高的水流凝聚度对应的子图像，为调节后的水流图像。