[發明專利]一種模擬雙目視覺的河流流量實時監測系統及方法

在審

• 申請號: 201911289805.1
• 申請日: 2019-12-13
• 公開（公告）號: CN111089625A
• 公開（公告）日: 2020-05-01
• 發明（設計）人: 張巍;楊聃;王漢勇;邵廣俊;林燁敏;劉國富;劉文娟;金建樂;項敏;胡偉飛;蘇潔
• 申請（專利權）人: 國網浙江省電力有限公司緊水灘水力發電廠
• 主分類號: G01F1/00
• 分類號: G01F1/00;G01F1/66
• 代理公司: 杭州杭誠專利事務所有限公司 33109
• 代理人: 尉偉敏

1.一種模擬雙目視覺的河流流量實時監測系統，其特征在于，包括

河流水面示蹤平臺(1)，包括待測河流和設置在待測河流兩岸的若干個控制點(12)，以及天然水面漂浮物(11)或天然水面波；

天然水面觀測平臺(2)，包括兩臺高清寬動態廣角無畸變的攝像頭模組(21)；攝像頭模組(21)架設在待測河流的高處，且處于視野能包含待測河流以及所有控制點(12)的位置；

圖像采集傳輸平臺(3)，包括通過5G通訊的若干異地路由器(31)；其中第一路由器與攝像頭模組(21)通訊連接，第二路由器與流量估計平臺(4)通訊連接；

流量估計平臺(4)，包括流量計算模塊(41)和監控顯示模塊(42)；流量計算模塊(41)與第二路由器通訊連接，監控顯示模塊(42)與流量計算模塊(41)相連接。

2.根據權利要求1所述的一種模擬雙目視覺的河流流量實時監測系統，其特征在于，所述的天然水面漂浮物(11)為樹葉或環保球形材料；天然水面漂浮物(11)均勻地撒在待測河流的水面。

3.根據權利要求1所述的一種模擬雙目視覺的河流流量實時監測系統及方法，其特征在于，所述的控制點(12)為黃色或紅色的叉形標記；控制點(12)的個數不少于10個。

4.根據權利要求1或2或3所述的一種模擬雙目視覺的河流流量實時監測系統，其特征在于，所述的兩臺攝像頭模組(21)進行雙目視覺匹配，模擬人雙目的位置進行對待測河流的監測。

5.一種模擬雙目視覺的河流流量實時監測方法，采用權利要求1～4任意一項中的一種模擬雙目視覺的河流流量實時監測系統，其特征在于，所述的方法包括以下步驟：

S1：建立檢測系統，根據實際地形環境選擇不少于10個控制點；

S2：在攝像頭模組(21)的視野范圍內，利用全站儀建立世界坐標系，獲取控制點(12)的坐標信息，作為先驗環節；

S3：確認河流水面示蹤平臺(1)正常；使用天然水面觀測平臺(2)拍攝待測河流的圖像或視頻流；拍攝的圖像或視頻流通過圖像采集傳輸平臺(3)傳輸到流量估計平臺(4)；

S4：流量估計平臺中(4)的流量計算模塊(41)使用光流方法計算河流流場信息，獲得像素點位移矢量信息；

S5：選取兩個位于待測河流河岸兩邊的控制點(12)，定義測流斷面，并獲取測流斷面的深度信息；

S6：結合測流斷面的深度信息和河流流場信息，計算出斷面流量。

6.根據權利要求5所述的一種模擬雙目視覺的河流流量實時監測系統及方法，其特征在于，所述的步驟S3包括以下步驟：

S31：確認河流水面示蹤平臺(1)，包括觀察待測河流水面是否存在分辨率較高的天然漂浮物(11)或天然水波面，若是，則進入下一步，若否，則返回步驟S1重新建立系統；

S32：確認天然水面觀測平臺(2)中兩臺攝像頭模組(21)的視野能包含所有的控制點(12)和待測河流，若是，則攝像頭模組(21)使用25FPS拍攝視頻流或圖像；若否，則返回步驟S1重新建立系統；

S33：將視頻流或圖像通過通訊連接傳輸到第一路由器；圖像采集傳輸平臺(3)中異地路由器(31)通過5G技術將視頻流或圖像有第一路由器傳輸到第二路由器；第二路由器通過通訊連接將視頻流或圖像傳輸到流量估計平臺(4)中的流量計算模塊(41)。

7.根據權利要求5或6所述的一種模擬雙目視覺的河流流量實時監測系統及方法，其特征在于，所述的光流方法從視頻圖像數據中估計出河流的速度場信息；通過圖像序列中不同圖像灰度分布，獲得空間上各個點的像素位移信息；令f(x，y，t)表示t時刻圖像坐標上像素點x＝(x，y)的亮度即灰度值；t時刻像素點的速度為ω(x，y)＝(u，v)^T；其中，u為坐標系中x軸的速度矢量，v為坐標系中y軸的速度矢量。