[發(fā)明專利]一種河口羽流染色實驗中的深度測量方法

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• 申請?zhí)枺?/td>: 202210876506.3
• 申請日: 2022-07-25
• 公開（公告）號: CN115325957A
• 公開（公告）日: 2022-11-11
• 發(fā)明（設計）人: 袁野平;張嘉鑫;譚欣宇;韓東睿;林穎典;賀治國
• 申請（專利權）人: 浙江大學
• 主分類號: G01B11/22
• 分類號: G01B11/22;G06T7/62
• 代理公司: 杭州求是專利事務所有限公司 33200
• 代理人: 忻明年

1.一種河口羽流染色實驗中的深度測量方法，其特征在于該方法包括如下步驟：

步驟1：在環(huán)形旋轉槽中注入鹽水至規(guī)定水位，將染色淡水放入固定在亞克力板上的標定槽中，用相機對標定槽俯拍得到的圖片進行灰度化處理；

根據標定槽中染色淡水灰度值I與空標定槽灰度值I₀的比值，以及對應的深度值，繪制歸一化灰度與深度的散點圖，使用指數函數進行非線性擬合，得到灰度-深度標定曲線；

步驟2：取出標定槽；待環(huán)形旋轉槽完全鋼化后持續(xù)引入染色淡水，使用相機俯拍和側拍羽流；將相機拍攝得到的圖片轉化為灰度圖，并進行歸一化處理；

步驟3：根據步驟1的灰度-深度標定曲線，反算步驟2中，歸一化處理后的俯拍圖中羽流的深度場；

步驟4：基于步驟3所得的深度場，繪制二值化圖像確定羽流輪廓，計算羽流區(qū)域最大寬度的幾何參數。

2.根據權利要求1所述的一種河口羽流染色實驗中的深度測量方法，其特征在于：

步驟1中，所述環(huán)形旋轉槽中使用透明亞克力板搭建“海岸”，連接“海岸”后部的擴散器模擬“河口”，使用斜坡地形以模擬“河口”羽流環(huán)境的大陸架地形。

3.根據權利要求1所述的一種河口羽流染色實驗中的深度測量方法，其特征在于：

所述步驟1中環(huán)形旋轉槽上方和一側均設置有相機。

4.根據權利要求1所述的一種河口羽流染色實驗中的深度測量方法，其特征在于：

所述步驟3中，將前2％的深度平均值作為該羽流的最大深度值；將最大深度值的1/5作為羽流與環(huán)境流體的分界值。

5.根據權利要求1所述的一種河口羽流染色實驗中的深度測量方法，其特征在于：

所述步驟4中，架設GOPRO拍攝側視圖，用于實時追蹤羽流的接觸情況，得到最大深度點及該深度點至亞克力板壁面的水平距離瞬時值，并與側拍相機所拍攝圖像的深度場、步驟3中反算的俯拍圖中羽流的深度場最大深度作對照。

6.根據權利要求1所述的一種河口羽流染色實驗中的深度測量方法，其特征在于：還包括步驟5，驗證淡水流量守恒以確定方法的準確性，具體是：采用染色淡水的入流量是否等于相機拍攝區(qū)域中的羽流體積V_bulge與拍攝區(qū)域外的沿岸流輸運量∑Q′_fccΔt之和來驗證。

7.根據權利要求6所述的一種河口羽流染色實驗中的深度測量方法，其特征在于：

所述羽流體積V_bulge為二值化圖像確定的輪廓內所有像素點深度值與單位面積之積的和。

8.根據權利要求6所述的一種河口羽流染色實驗中的深度測量方法，其特征在于：

所述單位時間沿岸流輸運量Q′_fcc計算公式為：

式中，α是區(qū)間(0.5,0.8)內的經驗系數；f是Coriolis參數；S₀是環(huán)境水體鹽度；約化重力g′＝Δρ/ρ_ambient＝(ρ_ambient-ρ_inflow)/ρ_ambient；ρ_ambient和ρ_inflow分別指環(huán)境水體和入流水體的密度；β為環(huán)境水體和入流水體的密度差與鹽度差的正相關系數；h_i是羽流下游矩形計算域內的縱向深度平均值，N為計算域的橫向像素數。