[發明專利]基于光流計算的河流表面流速估計的方法和可讀存儲介質

在審

• 申請號: 202110240657.5
• 申請日: 2021-03-04
• 公開（公告）號: CN113012195A
• 公開（公告）日: 2021-06-22
• 發明（設計）人: 殷廷瑞;趙小楠;呂寧;陳晨;韓振;閆慧敏
• 申請（專利權）人: 西安電子科技大學
• 主分類號: G06T7/246
• 分類號: G06T7/246;G06F17/18
• 代理公司: 西安嘉思特知識產權代理事務所(普通合伙) 61230
• 代理人: 劉長春

本發明公開了一種基于光流計算的河流表面流速估計的方法和可讀存儲介質，河流表面流速估計的方法包括：獲取N幀第一待測速河流圖像；對N幀所述第一待測速河流圖像進行預設處理，對應得到N幀第二待測速河流圖像；根據基于尺度不變特征的金字塔分層LK光流算法得到N幀所述第二待測速河流圖像的光流值；基于所述第二待測速河流圖像的光流值，根據相鄰兩幀所述第二待測速河流圖像之間特征點的歐式距離得到相鄰兩幀所述第二待測速河流圖像的第一平均流速；根據所述第一平均流速得到河流表面的流速。本發明的方法可以減少測速投入成本且可以做到符合水文數據規范的可調節時段的不間斷實時性對河流表面流速進行估計。

技術領域

本發明屬于河流測速技術領域，具體涉及一種基于光流計算的河流表 面流速估計的方法和可讀存儲介質。

背景技術

隨著人工智能的發展，計算機視覺技術結合水文學和流體力學學科在 流體運動研究方面也進入到新一輪的發展階段。河流日常流動、湍流、復 雜流動等現象一直是流體力學中重要的研究對象及疑難問題，而河流流速 同樣是水文信息獲取的關鍵，洪澇災害的頻繁發生使得人們更加希望能夠 方便掌握實時、有效且全面的水文信息以及時應對汛期大水量，尤其是夜 晚，減少帶來的人力、物力和財力損失。河流流速作為一種重要的水文信息，目前的流速測量依賴于各種儀器，常用的河水流速測量方法主要分為3 類：第1類是傳統的流速儀測量法，其主要原理是通過水流帶動旋槳轉動， 記錄旋槳轉速，通過一定的映射關系可算出流速；第2類是通過聲學、光 學多普勒效應來測量流速，主要用于測量船，存在著設備和人力投入大、 成本高的問題；第3類是非接觸式圖像法測速，結合計算機視覺技術，適 用于極端環境測流條件下。傳統的河流流速測量方案會使測速的投入成本 高，且不具備不間斷的實時性、全流場監測特性。

近年來，越來越多研究者采用基于視頻處理的流速測量方法，如通過 跟蹤水流視頻中浮標或示蹤粒子的運動軌跡，結合攝像機標定來計算流速， 但該類方法需要投擲浮標和示蹤粒子，無法對流速進行不間斷實時監測。

發明內容

為實現上述目的，本發明提出一種基于光流計算的河流表面流速估計 的方法和可讀存儲介質。本發明要解決的技術問題通過以下技術方案實現：

一種基于光流計算的河流表面流速估計的方法，包括：

獲取N幀第一待測速河流圖像；

對N幀所述第一待測速河流圖像進行預設處理，對應得到N幀第二待測 速河流圖像；

根據基于尺度不變特征的金字塔分層LK光流算法得到N幀所述第二待 測速河流圖像的光流值；

基于所述第二待測速河流圖像的光流值，根據相鄰兩幀所述第二待測 速河流圖像之間特征點的歐式距離得到相鄰兩幀所述第二待測速河流圖像 的第一平均流速；

根據所述第一平均流速得到河流表面的流速。

在本發明的一個實施例中，獲取N幀第一待測速河流圖像，包括：

按照預設間隔獲取N幀第一待測速河流圖像。

在本發明的一個實施例中，對N幀所述第一待測速河流圖像進行預設處 理，對應得到N幀第二待測速河流圖像，包括：

對每幀所述第一待測速河流圖像的預設區域進行對比度和亮度調節， 以得到第二待測速河流圖像。

在本發明的一個實施例中，在對每幀所述第一待測速河流圖像的預設 區域進行對比度和亮度調節之后，還包括：

根據暗通道算法對經對比度和亮度調節之后的第一待測速河流圖像進 行處理，以得到第二待測速河流圖像。

在本發明的一個實施例中，在對每幀所述第一待測速河流圖像的預設 區域進行對比度和亮度調節之后，還包括：