[實(shí)用新型]一種水流中流跡線的動(dòng)態(tài)顯示系統(tǒng)

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201220111121.X
• 申請(qǐng)日: 2012-03-22
• 公開（公告）號(hào): CN202501974U
• 公開（公告）日: 2012-10-24
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 唐洪武;陳誠(chéng);肖洋;李開杰;雷鳴
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 河海大學(xué)
• 主分類號(hào): G01M10/00
• 分類號(hào): G01M10/00
• 代理公司: 南京蘇高專利商標(biāo)事務(wù)所(普通合伙) 32204
• 代理人: 柏尚春

技術(shù)領(lǐng)域

本實(shí)用新型涉及一種水流中流跡線的顯示系統(tǒng)，具體涉及一種水流中流跡線的動(dòng)態(tài)顯示系統(tǒng)，屬于水力學(xué)及河流動(dòng)力學(xué)技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)

流跡線是水流中流體質(zhì)點(diǎn)在連續(xù)時(shí)間過程中的流動(dòng)軌跡線，是水流運(yùn)動(dòng)的重要特性之一，特別是對(duì)于河流海岸工程中航道整治、河流治理等關(guān)鍵問題，流跡線的確定至關(guān)重要。但由于水是無色透明的液體，實(shí)現(xiàn)流跡線的動(dòng)態(tài)可視化顯示一直是水流研究中的重要內(nèi)容。

目前，水流中流跡線的顯示方法主要有以下兩類：第一類是通過往水流中添加有色染料(如墨水、高錳酸鉀)形成有色水體，有色水體運(yùn)動(dòng)過程中會(huì)呈現(xiàn)流動(dòng)軌跡，然后通過相機(jī)拍照便可記錄水流跡線，由于該方法中水流與添加的染料摻混在一起，實(shí)質(zhì)上改變了水流的密度、粘性等性質(zhì)，對(duì)流態(tài)的影響較大，而且由于水流的對(duì)流擴(kuò)散等原因?qū)е滦纬傻牧髹E線不夠明顯；另一類是向水流中布撒跟隨性較好但不會(huì)與水流發(fā)生摻混的示蹤粒子(如紙屑、塑料小球等)，該方法減小了對(duì)水流性質(zhì)的影響，但由于示蹤粒子運(yùn)動(dòng)過程中無法自然形成流動(dòng)軌跡，通常采用延長(zhǎng)相機(jī)曝光時(shí)間記錄粒子運(yùn)動(dòng)軌跡的方法來顯示流跡線，但該方法顯示的流跡線通常比較模糊，而且只是單張照片，無法顯示流跡線的動(dòng)態(tài)變化。

現(xiàn)有技術(shù)中獲取流跡線的裝置僅僅是相機(jī)，相機(jī)獲取的只是單張照片，無法顯示流跡線的動(dòng)態(tài)變化，所以亟需研發(fā)一種能夠產(chǎn)生連續(xù)圖像并且動(dòng)態(tài)顯示流跡線的裝置或系統(tǒng)。

發(fā)明內(nèi)容

發(fā)明目的：為了克服現(xiàn)有技術(shù)中存在的不足，本實(shí)用新型提供一種水流中流跡線的動(dòng)態(tài)顯示系統(tǒng)。

技術(shù)方案：為實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型的一種水流中流跡線的動(dòng)態(tài)顯示系統(tǒng)，包括河工模型、流跡線示蹤粒子、攝像機(jī)和數(shù)字圖像處理裝置，所述示蹤粒子布撒于河工模型的水流中，所述攝像機(jī)垂直于河工模型的水流表面固定拍攝示蹤粒子的運(yùn)動(dòng)視頻，所述攝像機(jī)與數(shù)字圖像處理裝置連接。

作為優(yōu)選，所述示蹤粒子呈橢圓流線形狀，示蹤粒子的長(zhǎng)軸寬度是示蹤粒子短軸高度的2～4倍；攝像機(jī)為高清攝像機(jī)，垂直于水面固定拍攝示蹤粒子的運(yùn)動(dòng)視頻，為數(shù)字圖像處理裝置提供高質(zhì)量的視頻圖像。

作為優(yōu)選，所述示蹤粒子的密度與水流密度接近，示蹤粒子漂浮于水流表面，具有較好的跟隨性，并具有較好散光性，不會(huì)與水體發(fā)生摻混。此外，示蹤粒子的顏色與水體顏色具有明顯差別，以便高清攝像機(jī)拍攝清晰的粒子圖像。

有益效果：本實(shí)用新型的一種水流中流跡線的動(dòng)態(tài)顯示系統(tǒng)，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，易于搭建，有利于推廣使用；不僅可以清晰地顯示流跡線，而且可以動(dòng)態(tài)地顯示流跡線的變化過程，為防洪抗旱、保護(hù)環(huán)境等提供技術(shù)支撐。

附圖說明

圖1為本實(shí)用新型的水流中流跡線的動(dòng)態(tài)顯示系統(tǒng)示意圖；

圖2為流跡線顯示圖像示意圖。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型作更進(jìn)一步的說明。

如圖1所示，本實(shí)用新型的一種水流中流跡線的動(dòng)態(tài)顯示系統(tǒng)，包括河工模型1、流跡線示蹤粒子2、攝像機(jī)3和數(shù)字圖像處理裝置4，示蹤粒子2布撒于河工模型1的水流中，攝像機(jī)3垂直于河工模型1的水流表面固定拍攝示蹤粒子2的運(yùn)動(dòng)視頻，攝像機(jī)3與數(shù)字圖像處理裝置4連接。

數(shù)字圖像裝置4主要包括：圖像采集卡、視頻連接線、電腦、數(shù)字圖像處理軟件，其中圖像采集卡插在電腦PCI插槽內(nèi)，通過視頻連接線與攝像機(jī)3相連，數(shù)字圖像處理軟件包括圖像采集模塊、圖像分割模塊、標(biāo)記粒子模塊、顯示跡線模塊及生成動(dòng)畫視頻模塊，數(shù)字圖像處理軟件控制圖像采集卡實(shí)時(shí)采集粒子運(yùn)動(dòng)圖像，顯示流跡線并生成動(dòng)畫視頻。

河工模型1是根據(jù)天然河流按照一定比尺縮小而成的實(shí)體模型，是在河流海岸中航道整治、河流治理等關(guān)鍵問題中，用以模擬河道水流泥沙運(yùn)動(dòng)及河床演變情況的一種重要研究手段。

本實(shí)施例中采用的流跡線示蹤粒子2是實(shí)體模型表面流場(chǎng)圖像測(cè)試的高性能示蹤粒子，見發(fā)明專利“實(shí)體模型表面流場(chǎng)圖像測(cè)試的高性能示蹤粒子及其制作方法”中的描述，該發(fā)明專利的授權(quán)公開號(hào)為：CN100595546C。示蹤粒子2呈橢圓流線形狀，示蹤粒子2的長(zhǎng)軸寬度是示蹤粒子2短軸高度的2～4倍，優(yōu)選為長(zhǎng)軸寬度是短軸高度的3倍。該示蹤粒子2采用PP材料與天然石膏調(diào)制而成，與水流密度接近，漂浮于水流表面，跟隨性好，不易擱淺，不易聚集。示蹤粒子2的顏色與水體顏色具有明顯差別，以便高清攝像機(jī)拍攝清晰的粒子圖像，通常顏色為純白色且具有較好的散光性，能與水體顏色較好地區(qū)別開來。