專利名稱：基于網(wǎng)格對(duì)象跟蹤的實(shí)時(shí)泥石流表面速度測(cè)量方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及地質(zhì)災(zāi)害監(jiān)測(cè)，尤其是泥石流發(fā)生地位置探測(cè)技術(shù)及計(jì)算機(jī)圖形圖像處理領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
泥石流表面流速是泥石流流體動(dòng)力學(xué)研究的重要參數(shù)。通過測(cè)量泥石流表面流速，并根據(jù)泥石流運(yùn)動(dòng)模型可以估計(jì)出泥石流的平均流速和流量。目前，國(guó)內(nèi)外關(guān)于流體測(cè)速的研究取得了一些研究成果。Albrecht ￠:"Laser doppler and phase doppler measurement techniques，，中介紹了激光多普勒和相位多普勒測(cè)量技術(shù)，Kalkert等人在“Laser Doppler Velocimetry” 中進(jìn)一步說明了激光多普勒測(cè)速方法及其應(yīng)用。但是，激光多普勒方法屬于單點(diǎn)測(cè)速技術(shù)， 難以測(cè)量流體表面的速度分布。中科院成都山地所于上世紀(jì)90年代末采用近距離立體攝影方法測(cè)量泥石流表面流速和泥石流陣流三維圖像等。但是，這些方法不僅需要復(fù)雜的設(shè)備安裝和調(diào)試，也不能實(shí)時(shí)地進(jìn)行計(jì)算和分析。隨著計(jì)算機(jī)視覺技術(shù)的發(fā)展，通過視頻圖像來分析運(yùn)動(dòng)對(duì)象，由于其方法簡(jiǎn)單有效，因而越來越受到國(guó)內(nèi)外學(xué)者的重視。其中典型的方法是PIV粒子圖像測(cè)速，它是一種瞬態(tài)、多點(diǎn)、無接觸式的流體力學(xué)測(cè)速方法，能在同一瞬態(tài)記錄下大量空間點(diǎn)上的速度分布信息，并可提供豐富的流場(chǎng)空間結(jié)構(gòu)以及流動(dòng)特性，具有較高的測(cè)量精度。Verestoy在 "Digital PIV A Challenge for Feature Based !"racking，，中進(jìn)一步介紹了基于圖像自身特征的PIV分析方法。但是，由于一方面實(shí)際泥石流測(cè)速中一般情況下不可能投放所需的示蹤粒子，另一方面，泥石流表面形態(tài)和運(yùn)動(dòng)的復(fù)雜性，使得難以在整個(gè)空間范圍得到穩(wěn)定的特征用于分析。因此，PIV測(cè)速方法在實(shí)驗(yàn)環(huán)境下可以取得較為滿意的結(jié)果，但用于實(shí)際泥石流的測(cè)速時(shí)則相當(dāng)困難。

發(fā)明內(nèi)容
鑒于以上陳述的已有方案的不足，本發(fā)明旨在提供一種泥石流表面速度測(cè)量方法，實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)地測(cè)量泥石流表面速度及其分布。本發(fā)明的目的通過如下手段來實(shí)現(xiàn)。基于網(wǎng)格對(duì)象跟蹤的實(shí)時(shí)泥石流表面速度測(cè)量方法，在由網(wǎng)絡(luò)攝像頭、路由器和計(jì)算機(jī)組成的監(jiān)測(cè)系統(tǒng)中，各部分之間通過以太網(wǎng)連接，網(wǎng)絡(luò)攝像頭作為視頻采集裝置將泥石流視頻圖像數(shù)據(jù)通過網(wǎng)絡(luò)傳輸給計(jì)算機(jī)，計(jì)算機(jī)通過對(duì)這些圖像數(shù)據(jù)進(jìn)行分析和處理，初始化后，采用如下的主要手段監(jiān)測(cè)泥石流的實(shí)時(shí)表面流速(1)圖像輸入和網(wǎng)格化計(jì)算機(jī)根據(jù)設(shè)置的獲取速率，從攝像頭獲取連續(xù)兩幀圖像，作為輸入圖像；根據(jù)設(shè)置的網(wǎng)格單元格大小，將輸入的第一幀圖像網(wǎng)格化；(2)網(wǎng)格對(duì)象跟蹤
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將網(wǎng)格中的每個(gè)單元格作為跟蹤對(duì)象，在輸入的第二幀圖像中進(jìn)行跟蹤；通過如下的迭代計(jì)算公式計(jì)算位移D
權(quán)利要求
1.基于網(wǎng)格對(duì)象跟蹤的實(shí)時(shí)泥石流表面速度測(cè)量方法，在由網(wǎng)絡(luò)攝像頭、路由器和計(jì)算機(jī)組成的監(jiān)測(cè)系統(tǒng)中，各部分之間通過以太網(wǎng)連接，網(wǎng)絡(luò)攝像頭作為視頻采集裝置將泥石流視頻圖像數(shù)據(jù)通過網(wǎng)絡(luò)傳輸給計(jì)算機(jī)，計(jì)算機(jī)通過對(duì)這些圖像數(shù)據(jù)進(jìn)行分析和處理， 初始化后，采用如下的主要手段監(jiān)測(cè)泥石流的實(shí)時(shí)表面流速(1)圖像輸入和網(wǎng)格化計(jì)算機(jī)根據(jù)設(shè)置的獲取速率，從攝像頭獲取連續(xù)兩幀圖像，作為輸入圖像；根據(jù)設(shè)置的網(wǎng)格單元格大小，將輸入的第一幀圖像網(wǎng)格化；(2)網(wǎng)格對(duì)象跟蹤將網(wǎng)格中的每個(gè)單元格作為跟蹤對(duì)象，在輸入的第二幀圖像中進(jìn)行跟蹤；通過如下的迭代計(jì)算公式計(jì)算位移D
全文摘要
本發(fā)明公開了一種基于網(wǎng)格對(duì)象跟蹤的實(shí)時(shí)泥石流表面速度測(cè)量方法，在由網(wǎng)絡(luò)攝像頭、路由器和計(jì)算機(jī)組成的監(jiān)測(cè)系統(tǒng)中，采用圖像輸入和網(wǎng)格化；網(wǎng)格對(duì)象跟蹤。再經(jīng)計(jì)算速度及其分布等步驟，實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)泥石流表面速度監(jiān)測(cè)。本發(fā)明可以在泥石流發(fā)生時(shí)，實(shí)時(shí)地測(cè)量泥石流表面速度及其分布，能夠保證較高的測(cè)量精度。此外，本發(fā)明的方法還可用于測(cè)量其他流體表面流速，只要這些流體表面具備一定的紋理特征。
文檔編號(hào)G01P5/18GK102288778SQ20111012484
公開日2011年12月21日 申請(qǐng)日期2011年5月16日 優(yōu)先權(quán)日2011年5月16日
發(fā)明者余南陽(yáng), 權(quán)偉, 陳錦雄 申請(qǐng)人:西南交通大學(xué)