[發(fā)明專利]基于條紋投影結(jié)構(gòu)光的全域洪水水位實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202110626091.X
• 申請(qǐng)日: 2021-06-04
• 公開（公告）號(hào): CN113358191B
• 公開（公告）日: 2023-03-17
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 王波;秦小楓;劉文軍
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 四川大學(xué)
• 主分類號(hào): G01F23/292
• 分類號(hào): G01F23/292
• 代理公司: 成都時(shí)譽(yù)知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 51250
• 代理人: 田高潔

1.基于條紋投影結(jié)構(gòu)光的水位監(jiān)測(cè)設(shè)計(jì)方法，其特征在于，包括下列步驟：

S1，準(zhǔn)備水槽、CCD相機(jī)、投影儀，所述水槽底面及側(cè)面均貼上黑膜，并在水槽中上游設(shè)置閘門，使用CCD相機(jī)捕捉水槽內(nèi)水面由動(dòng)態(tài)變化至平穩(wěn)的條紋圖案圖片，執(zhí)行步驟S2；

S2，打開水槽閘門，選取水槽閘門開啟后任意時(shí)刻的條紋圖案圖片，對(duì)任意時(shí)刻的條紋圖案圖片進(jìn)行傅里葉變換輪廓術(shù)處理，得到對(duì)應(yīng)時(shí)刻水面對(duì)應(yīng)的截?cái)嘞辔徊钔ㄟ^截?cái)嘞辔徊钜约跋辔桓叨扔成涔酱_定任意時(shí)刻全域水面高度h(x，y)；

所述步驟S2中，相位高度映射公式的確立方法為：在水槽正上方設(shè)置標(biāo)定平面，標(biāo)定平面放置于距離水槽底部法線方向Z方向三個(gè)不同高度處，標(biāo)定平面高度范圍包含測(cè)量高度范圍，通過matlab制作正弦條紋圖案，將正弦條紋圖案投影到水槽底部，獲取三個(gè)標(biāo)定平面高度處的條紋圖案圖片，以及水槽底部條紋圖案圖片；

對(duì)獲取的三個(gè)標(biāo)定平面高度處的條紋圖案圖片，以及水槽底部條紋圖案圖片進(jìn)行傅里葉變換輪廓術(shù)處理，分別得到三個(gè)標(biāo)定平面對(duì)應(yīng)的高度的h₁(x，y)、h₂(x，y)、h₃(x，y)以及對(duì)應(yīng)的截?cái)嘞辔粩?shù)據(jù)通過相位信息和水位高度之間的關(guān)系建立公式：

將h₁(x，y)、h₂(x，y)、h₃(x，y)以及分別代入中求得系數(shù)a(x，y)、b(x，y)、c(x，y)，得到相位高度映射公式。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于條紋投影結(jié)構(gòu)光的水位監(jiān)測(cè)設(shè)計(jì)方法，其特征在于，所述相位高度映射公式的精度驗(yàn)證方法為：選取已知高度的物體放在水槽底部，通過CCD相機(jī)拍攝變形條紋圖片以及水槽底部背景條紋圖片，對(duì)圖片進(jìn)行傅里葉變換輪廓術(shù)處理，得到截?cái)嘞辔桓鶕?jù)相位高度映射公式得到物體的恢復(fù)高度h_物(x，y)，比較物體實(shí)際高度和恢復(fù)高度，如果其精度誤差在預(yù)設(shè)誤差范圍內(nèi)，說明相位高度映射公式系數(shù)a(x，y)、b(x，y)、c(x，y)適用于此實(shí)驗(yàn)條件，如果其精度誤差不在預(yù)設(shè)誤差范圍內(nèi)，表示相位高度映射公式系數(shù)a(x，y)、b(x，y)、c(x，y)不適用于此實(shí)驗(yàn)條件，需要根據(jù)相位高度映射公式的確立方法重新計(jì)算相位高度映射公式系數(shù)a(x，y)、b(x，y)、c(x，y)。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于條紋投影結(jié)構(gòu)光的水位監(jiān)測(cè)設(shè)計(jì)方法，其特征在于，所述傅里葉變換輪廓術(shù)處理得到是三個(gè)標(biāo)定平面對(duì)應(yīng)的截?cái)嘞辔徊畹姆椒椋簩⑷齻€(gè)標(biāo)定平面的條紋圖案圖片以及水槽底部背景條紋圖片讀入matlab，轉(zhuǎn)變?yōu)榛叶葓D像，對(duì)灰度圖像進(jìn)行圖像處理得到三個(gè)截?cái)嘞辔徊钚畔ⅰ?/p>

4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的基于條紋投影結(jié)構(gòu)光的水位監(jiān)測(cè)設(shè)計(jì)方法，其特征在于，所述圖像處理為：對(duì)灰度圖像進(jìn)行傅里葉變換，通過傅里葉變換后的圖像的曲線斜率的變化得到基頻中心位置以及基頻寬度，基于基頻中心位置以及基頻寬度通過高斯濾波器對(duì)圖片進(jìn)行濾波處理后再進(jìn)行逆傅里葉變換，通過逆傅里葉變換得到截?cái)嘞辔恍畔ⅲ瑢?duì)截?cái)嘞辔煌ㄟ^菱形相位展開法進(jìn)行展開，得到對(duì)應(yīng)的四個(gè)相位信息，將三個(gè)標(biāo)定平面展開后的相位分別減去水槽底部條紋圖案相位，得到三個(gè)截?cái)嘞辔徊钚畔ⅰ?/p>

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于條紋投影結(jié)構(gòu)光的水位監(jiān)測(cè)設(shè)計(jì)方法，其特征在于，所述水槽中的水體使用鈦白粉染成乳白色。