[发明专利]一种流体表面二维流速场测量方法

摘要

本发明公开了一种流体表面二维流速场测量方法。针对现有技术中测量运动流体表面二维流速场的方法存在不适用于野外流体表面场测量、任意角度拍摄影像测量、表面矢量流速场测量的缺陷，本发明提供了一种流体表面二维流速场测量方法。本方法利用光流算法实现在较大程度减少计算量的情况下获得像素级别的流动表面二维流速场图。在此基础上，本发明方法利用伪矩形图像透视投影变换方法，实现对从迎流体运动方向上任意角度捕捉流体运动影像进行图像分析与表面流速场测量。本发明还提供了一种运动流体图像透视投影变换计算方法。本发明方法原理可靠，计算过程科学简便，实施仪器简单，安装方便，测算结果精度高。尤其能够应用于泥石流表面二维流速测量。

主权项

一种流体表面二维流速场测量方法，其特征在于：依以下步骤实施： 步骤S1、流体运动影像获取及初始化处理 步骤S11、现场设备安装 在运动流体测量现场安装数字拍摄设备，使拍摄镜头自正上方垂直向下拍摄获得运动流体正投影方向上的流体运动影像； 步骤S12、获取流体运动影像 获取流体运动影像，将影像输入数字处理设备； 步骤S13、图像栅格化处理 拾取流体运动影像上任意静止图像，设置像素参数对图像进行栅格化处理，得到图像栅格点阵； 步骤S14、设置图像处理参数 设置图像处理速率、图像实际处理分辨率、像素参数与实际位移换算比例； 步骤S2、计算流体表面在视觉坐标系xyz中的二维流速场 步骤S21、建立流体运动影像三维空间视觉坐标系xyz 在流体运动影像上建立三维空间视觉坐标系xyz获得视觉平面xoy； 步骤S22、计算流体运动图像稠密光流 拾取流体运动影像播放中任意两帧图像，两帧图像间隔时间Δt，计算两帧图像上所有对应像素栅格点的稠密光流其中(Δi，Δj)是测量区内点(i，j)在时间Δt内在视觉坐标系xyz中经过的位移；步骤S23、计算图像点阵在视觉坐标系xyz中的像素流速场 计算所有点阵在图像视觉坐标系xyz中的移动速度，得到式1所示视觉平面像素流速场： 式1式中，一点阵在视觉平面像素流速场；步骤S24、计算点阵在视觉平面xoy中的二维流速场 根据像素参数与实际位移换算比例，将步骤S23所得点阵在视觉平面中的像素流速场换算得到点阵在视觉平面xoy中的视觉投影流速场； 所得流体表面在视觉坐标系xyz中的视觉投影流速场即为运动流体表面二维流速场。