[發(fā)明專利]一種基于視頻的水流速檢測(cè)方法及系統(tǒng)

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201911349524.0
• 申請(qǐng)日: 2019-12-24
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN111160210B
• 公開(kāi)（公告）日: 2023-09-26
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 王志保;陳澎祥;李森;肖萌璐;孫雅彬
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 天地偉業(yè)技術(shù)有限公司
• 主分類號(hào): G06V20/40
• 分類號(hào): G06V20/40;G06V10/46;G06V10/74
• 代理公司: 天津盛理知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 12209
• 代理人: 趙瑤瑤

1.一種基于視頻的水流速檢測(cè)方法，其特征在于，

包括如下步驟：

1)通過(guò)相機(jī)采集水流的視頻，對(duì)視頻圖像進(jìn)行特征點(diǎn)檢測(cè)和匹配：首先對(duì)相鄰兩幀水面圖像的角點(diǎn)進(jìn)行檢測(cè)，再對(duì)檢測(cè)到的特征點(diǎn)進(jìn)行SIFT特征提取，得到相應(yīng)的描述子，通過(guò)SIFT特征描述子對(duì)前后兩幀檢測(cè)到的角點(diǎn)進(jìn)行匹配；得到成對(duì)的匹配特征點(diǎn)后，再對(duì)特征點(diǎn)進(jìn)行篩選；

2)將篩選后得到的每對(duì)匹配點(diǎn)的像素坐標(biāo)轉(zhuǎn)換為世界坐標(biāo)；

3)水流流速計(jì)算：通過(guò)像素點(diǎn)的世界坐標(biāo)，計(jì)算出每對(duì)匹配點(diǎn)的實(shí)際物理距離，再通過(guò)視頻幀率計(jì)算出幀間時(shí)間，根據(jù)速度計(jì)算公式v＝d/t計(jì)算出每對(duì)匹配點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)速度；

在步驟1)通過(guò)相機(jī)采集水流的視頻之前需要進(jìn)行相機(jī)內(nèi)參標(biāo)定，包括如下內(nèi)容：

對(duì)標(biāo)定板圖像進(jìn)行采集，得到標(biāo)定圖像；得到標(biāo)定圖像后，根據(jù)相機(jī)模型中世界坐標(biāo)系、相機(jī)坐標(biāo)系、圖像坐標(biāo)系和像素坐標(biāo)系四個(gè)坐標(biāo)系的關(guān)系，計(jì)算出相機(jī)的內(nèi)參參數(shù)；

通過(guò)上述方法對(duì)相機(jī)在不同變倍下的內(nèi)參進(jìn)行標(biāo)定，得到多組變倍下的內(nèi)參參數(shù)的數(shù)據(jù)，對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行擬合處理，得出內(nèi)參參數(shù)與變倍倍數(shù)之間的關(guān)系式；

在步驟2)中，首先根據(jù)相機(jī)模型中世界坐標(biāo)系，相機(jī)坐標(biāo)系，圖像坐標(biāo)系以及像素坐標(biāo)系的關(guān)系，推導(dǎo)出像素坐標(biāo)系和世界坐標(biāo)系的轉(zhuǎn)換關(guān)系；再通過(guò)內(nèi)參參數(shù)與變倍倍數(shù)之間的關(guān)系式計(jì)算出當(dāng)前變倍下的內(nèi)參矩陣，結(jié)合像素坐標(biāo)系和世界坐標(biāo)系的轉(zhuǎn)換關(guān)系得到像素點(diǎn)的世界坐標(biāo)；

所述篩選分為三個(gè)步驟：

11)根據(jù)基于SIFT特征匹配得到的匹配度進(jìn)行排序，取匹配度較高的前n個(gè)點(diǎn)進(jìn)行下一步的篩選；

12)計(jì)算每對(duì)匹配點(diǎn)連線的斜率，根據(jù)斜率對(duì)匹配點(diǎn)進(jìn)行排序，選擇斜率較小的前m個(gè)點(diǎn)進(jìn)行下一步的篩選；

13)計(jì)算每對(duì)匹配點(diǎn)的歐式距離，并根據(jù)歐式距離對(duì)匹配點(diǎn)進(jìn)行聚類，從所得的類中選擇點(diǎn)數(shù)最多的一類中包含的點(diǎn)進(jìn)行下一步的計(jì)算。

2.一種基于視頻的水流速檢測(cè)系統(tǒng)，基于權(quán)利要求1所述的一種基于視頻的水流速檢測(cè)方法，其特征在于，

包括：

特征點(diǎn)檢測(cè)和匹配模塊：用于采集水流的視頻，對(duì)視頻圖像進(jìn)行特征點(diǎn)檢測(cè)和匹配，具體的，首先對(duì)相鄰兩幀水面圖像的角點(diǎn)進(jìn)行檢測(cè)，再對(duì)檢測(cè)到的特征點(diǎn)進(jìn)行SIFT特征提取，得到相應(yīng)的描述子，通過(guò)SIFT特征描述子對(duì)前后兩幀檢測(cè)到的角點(diǎn)進(jìn)行匹配；得到成對(duì)的匹配特征點(diǎn)后，再對(duì)特征點(diǎn)進(jìn)行篩選；

坐標(biāo)轉(zhuǎn)換模塊，用于將篩選后得到的每對(duì)匹配點(diǎn)的像素坐標(biāo)轉(zhuǎn)換為世界坐標(biāo)；

水流流速計(jì)算模塊，用于通過(guò)像素點(diǎn)的世界坐標(biāo)，計(jì)算出每對(duì)匹配點(diǎn)的實(shí)際物理距離，再通過(guò)視頻幀率計(jì)算出幀間時(shí)間，根據(jù)速度計(jì)算公式v＝d/t計(jì)算出每對(duì)匹配點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)速度。

3.一種電子設(shè)備，其特征在于，

包括存儲(chǔ)器和處理器，所述存儲(chǔ)器存儲(chǔ)有可被所述處理器執(zhí)行的程序指令，所述處理器調(diào)用所述程序指令能夠執(zhí)行如權(quán)利要求1所述的一種基于視頻的水流速檢測(cè)方法。

4.一種非暫態(tài)計(jì)算機(jī)可讀存儲(chǔ)介質(zhì)，其上存儲(chǔ)有計(jì)算機(jī)程序，其特征在于，

當(dāng)所述計(jì)算機(jī)程序被處理器執(zhí)行時(shí)，實(shí)現(xiàn)如權(quán)利要求1所述的一種基于視頻的水流速檢測(cè)方法。