[发明专利]基于光流计算的河流表面流速估计的方法和可读存储介质

说明书

本发明公开了一种基于光流计算的河流表面流速估计的方法和可读存储介质，河流表面流速估计的方法包括：获取N帧第一待测速河流图像；对N帧所述第一待测速河流图像进行预设处理，对应得到N帧第二待测速河流图像；根据基于尺度不变特征的金字塔分层LK光流算法得到N帧所述第二待测速河流图像的光流值；基于所述第二待测速河流图像的光流值，根据相邻两帧所述第二待测速河流图像之间特征点的欧式距离得到相邻两帧所述第二待测速河流图像的第一平均流速；根据所述第一平均流速得到河流表面的流速。本发明的方法可以减少测速投入成本且可以做到符合水文数据规范的可调节时段的不间断实时性对河流表面流速进行估计。

技术领域

本发明属于河流测速技术领域，具体涉及一种基于光流计算的河流表 面流速估计的方法和可读存储介质。

背景技术

随着人工智能的发展，计算机视觉技术结合水文学和流体力学学科在 流体运动研究方面也进入到新一轮的发展阶段。河流日常流动、湍流、复 杂流动等现象一直是流体力学中重要的研究对象及疑难问题，而河流流速 同样是水文信息获取的关键，洪涝灾害的频繁发生使得人们更加希望能够 方便掌握实时、有效且全面的水文信息以及时应对汛期大水量，尤其是夜 晚，减少带来的人力、物力和财力损失。河流流速作为一种重要的水文信息，目前的流速测量依赖于各种仪器，常用的河水流速测量方法主要分为3 类：第1类是传统的流速仪测量法，其主要原理是通过水流带动旋桨转动， 记录旋桨转速，通过一定的映射关系可算出流速；第2类是通过声学、光 学多普勒效应来测量流速，主要用于测量船，存在着设备和人力投入大、 成本高的问题；第3类是非接触式图像法测速，结合计算机视觉技术，适 用于极端环境测流条件下。传统的河流流速测量方案会使测速的投入成本 高，且不具备不间断的实时性、全流场监测特性。

近年来，越来越多研究者采用基于视频处理的流速测量方法，如通过 跟踪水流视频中浮标或示踪粒子的运动轨迹，结合摄像机标定来计算流速， 但该类方法需要投掷浮标和示踪粒子，无法对流速进行不间断实时监测。

发明内容

为实现上述目的，本发明提出一种基于光流计算的河流表面流速估计 的方法和可读存储介质。本发明要解决的技术问题通过以下技术方案实现：

一种基于光流计算的河流表面流速估计的方法，包括：

获取N帧第一待测速河流图像；

对N帧所述第一待测速河流图像进行预设处理，对应得到N帧第二待测 速河流图像；

根据基于尺度不变特征的金字塔分层LK光流算法得到N帧所述第二待 测速河流图像的光流值；

基于所述第二待测速河流图像的光流值，根据相邻两帧所述第二待测 速河流图像之间特征点的欧式距离得到相邻两帧所述第二待测速河流图像 的第一平均流速；

根据所述第一平均流速得到河流表面的流速。

在本发明的一个实施例中，获取N帧第一待测速河流图像，包括：

按照预设间隔获取N帧第一待测速河流图像。

在本发明的一个实施例中，对N帧所述第一待测速河流图像进行预设处 理，对应得到N帧第二待测速河流图像，包括：

对每帧所述第一待测速河流图像的预设区域进行对比度和亮度调节， 以得到第二待测速河流图像。

在本发明的一个实施例中，在对每帧所述第一待测速河流图像的预设 区域进行对比度和亮度调节之后，还包括：

根据暗通道算法对经对比度和亮度调节之后的第一待测速河流图像进 行处理，以得到第二待测速河流图像。

在本发明的一个实施例中，在对每帧所述第一待测速河流图像的预设 区域进行对比度和亮度调节之后，还包括：