專利名稱：一種基于雙攝像機(jī)視場拼接的大尺度粒子圖像測速系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及一種水面圖像拼接的流場分析系統(tǒng)，特別適用于大尺度河流表面流場分析領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
大尺度粒子圖像測速(LSPIV)以 流動可視化為基礎(chǔ)，通過視覺測量的方式獲取天然尺度下河流的多種定量信息，特別是洪水期間精確的流速、流場、時序信息以及總徑流變化速率的高分辨率估計，可為河流水文學(xué)、河流地貌學(xué)以及河流生態(tài)學(xué)的研究提供重要依據(jù)。在水害監(jiān)測、監(jiān)控領(lǐng)域，往往需要實時獲知視場廣闊的現(xiàn)場全景圖像信息，單一的攝像頭只能觀測到大尺度河流的一個狹小的場景信息，無法滿足觀察到整個河面流域的需求，不利于對水害的監(jiān)測和控制。隨著計算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，攝像頭性能成倍提高、成本日益降低，雖然可以采用多個攝像頭采集場景信息，但這些攝像頭只能采集到其探測范圍內(nèi)的場景信息，仍然缺乏全局信息。因此需要一種對各個攝像頭采集的多個視頻圖像進(jìn)行拼接處理的大尺度粒子圖像測速系統(tǒng)。

實用新型內(nèi)容本實用新型所要解決的技術(shù)問題在于提供一種基于雙攝像機(jī)視場拼接大尺度粒子圖像測速系統(tǒng)，能夠?qū)崟r、準(zhǔn)確實現(xiàn)水面圖像拼接，便于獲取大尺度水面的全局信息。為了解決上述問題，本實用新型采用如下解決方案—種基于雙攝像機(jī)視場拼接的大尺度粒子圖像測速系統(tǒng)，其特征在于由第一視頻采集電路I、第二視頻采集電路2，電源電路3、USB微控制器電路4及圖像拼接模塊5構(gòu)成，電源電路3的輸出端分別接第一、第二視頻采集電路I、2及USB微控制器電路4的電源輸入端，第一、第二視頻采集電路1、2的信號輸出端分別接USB微控制器電路4的信號輸入端，第一、第二視頻采集電路1、2的信號輸入端分別接USB微控制器電路4的信號輸出端，USB微控制器電路4將視頻信號輸出到上位機(jī)的圖像拼接模塊5進(jìn)行處理。本實用新型的雙攝像機(jī)視場拼接大尺度粒子圖像測速系統(tǒng)，使用兩個130萬像素0V9620視頻傳感器，同時采集兩路視頻信號，拼接后的圖像可以達(dá)到兩百萬像素以上，視場可以覆蓋整個河流;USB微控制器基于CY7C68013A的單片機(jī)系統(tǒng)，控制圖像信號的采集與傳輸；供電靈活，可采用USB供電或干電池供電整個系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單，便于擴(kuò)展。系統(tǒng)將圖像拼接技術(shù)與粒子圖像測速技術(shù)相結(jié)合，實現(xiàn)了水面圖像拼接并分析水面流場的系統(tǒng)，得到水面流域的矢量流場，根據(jù)流體力學(xué)模型，由水面流場，測算出河域流量。
以下結(jié)合附圖
和具體實施方式
來詳細(xì)說明本實用新型。[0010]圖I為雙攝像機(jī)大尺度粒子圖像測速系統(tǒng)模塊框圖；圖2為第一、第二視頻采集電路電原理圖；圖3為電源電路和USB微控制器電路電原理圖；圖4為圖像拼接模塊工作流程圖。
具體實施方式
為了使本實用新型使用的技術(shù)手段、創(chuàng)作特征、達(dá)成目的與功效易于明白了解，下面結(jié)合具體圖示，進(jìn)一步闡述本實用新型。如圖I所示，為雙攝像機(jī)大尺度粒子圖像測速系統(tǒng)模塊框圖，由第一視頻采集電路I、第二視頻采集電路2，電源電路3、USB微控制器電路4及圖像拼接模塊5構(gòu)成，電源電路3的輸出端分別接第一、第二視頻采集電路I、2及USB微控制器電路4的電源輸入端，第 一、第二視頻米集電路1、2的信號輸出端分別接USB微控制器電路4的信號輸入端,第一、第二視頻采集電路1、2的信號輸入端分別接USB微控制器電路4的信號輸出端，USB微控制器電路4將視頻信號輸出到上位機(jī)的圖像拼接模塊5進(jìn)行處理。圖2為視頻采集電路電原理圖。第一、第二視頻采集電路1、2均由0V9620傳感器電路和24MHz有源晶振電路組成，USB微控制器電路4是基于CY7C68013A的單片機(jī)系統(tǒng)。第一、第二視頻采集電路1、2中傳感器0V9620的XCLKl分別接晶振電路X0-523BE24M的輸出端XCL24M ;第一視頻采集電路I中傳感器0V9620 (即Ul)的D2、D3、D4、D5、D6、D7、D8、D9 分別接 CY7C68013A 的 PB0、PB1、PB2、PB3、PB4、PB5、PB6、PB7 ;第一視頻采集電路I中傳感器0V9620的VSYNC、HERF分別接CY7C68013A的PAO、RDYO ;第一視頻采集電路 I 中傳感器 0V9620 的 SCCB_E、SCI0_C、SCI0_D 分別接 CY7C68013A 的 PEO、PEUPE2 ;第二視頻采集電路2中傳感器0V9620 (即U2)的D2、D3、D4、D5、D6、D7、D8、D9分別接CY7C68013A 的 PD0、PD1、PD2、PD3、PD4、PD5、PD6、PD7 ;第二視頻采集電路 2 中傳感器 0V9620的VSYNC、HERF分別接CY7C68013A的PA1、RDYl ;第二視頻采集電路2中傳感器0V9620的SCCB_E、SCI0_C、SCI0_D 分別接 CY7C68013A 的 PEO、PEI、PE2。圖3為電源電路和USB微控制器電路電原理圖；電源部分由兩個AS1117將5V分別轉(zhuǎn)成3. 3V和2. 5V，連接到對應(yīng)的VCC0電源部分還包括由C52、C53、C54、C55、C56、C57、C58 組成的濾波網(wǎng)絡(luò)。CY7C68013A 的 PE4 接 LED 指示燈 D3，CY7C68013A 的 DMINUS、DPLUS分別接787834-1的D-、D+，通過USB與上位機(jī)電腦連接。圖4為圖像拼接模塊工作流程圖。視頻拼接模塊，首先從攝像頭采集的視頻中抓取同步幀，得到同一時刻拍攝的兩幅圖像，然后通過在SIFT提取圖像特征點并匹配的基礎(chǔ)上，通過優(yōu)化的隨機(jī)采樣一致性算法過濾匹配點，并用過濾后的匹配點求解對應(yīng)圖像間單應(yīng)性矩陣初值，然后利用L-M算法優(yōu)化單應(yīng)性矩陣對圖像進(jìn)行拼接；最后通過改進(jìn)線性加權(quán)函數(shù)法進(jìn)行圖像融合，很好地解決了接縫問題，實現(xiàn)圖像拼接處的平滑過渡。本實用新型的雙攝像機(jī)視場拼接大尺度粒子圖像測速系統(tǒng)，將圖像拼接技術(shù)與粒子圖像測速技術(shù)相結(jié)合，實現(xiàn)了水面圖像拼接并分析水面流場的系統(tǒng)，得到水面流域的矢量流場，根據(jù)流體力學(xué)模型，由水面流場，測算出河域流量。以上顯示和描述了本實用新型的基本原理、主要特征和主要優(yōu)點。本行業(yè)的技術(shù)人員應(yīng)該了解，本實用新型不受上述實施例的限制，上述實施例和說明書中描述的只是說明本實用新型的原理，在不脫離實用新型精神和范圍的前提下本實用新型還會有各種變化和改進(jìn)，這些變化和改進(jìn)都落入要求保護(hù)的本實用新型范圍內(nèi)。本實用新型要求保護(hù)范圍 由所附的權(quán)利要求書及其等同物界定。
權(quán)利要求1.一種基于雙攝像機(jī)視場拼接的大尺度粒子圖像測速系統(tǒng)，其特征在于由第一視頻采集電路(I)、第二視頻采集電路(2)，電源電路(3)、USB微控制器電路(4)及圖像拼接模塊(5)構(gòu)成，電源電路(3)的輸出端分別接第一、第二視頻采集電路(1、2)及USB微控制器電路(4)的電源輸入端，第一、第二視頻采集電路(1、2)的信號輸出端分別接USB微控制器電路(4)的信號輸入端，第一、第二視頻采集電路(1、2)的信號輸入端分別接USB微控制器電路(4)的信號輸出端，USB微控制器電路(4)將視頻信號輸出到上位機(jī)的圖像拼接模塊(5)進(jìn)行處理。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的基于雙攝像機(jī)視場拼接的大尺度粒子圖像測速系統(tǒng)，其特征在于所述電源電路(3)包括一個將5V轉(zhuǎn)換為3. 3V的電源轉(zhuǎn)換模塊和一個將5V轉(zhuǎn)換為2. 5V的電源轉(zhuǎn)換模塊。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的基于雙攝像機(jī)視場拼接的大尺度粒子圖像測速系統(tǒng)，其特征在于第一、第二視頻采集電路(1、2)均由0V9620傳感器電路和24MHz有源晶振電路組成，USB微控制器電路(4)是基于CY7C68013A的單片機(jī)系統(tǒng)。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的基于雙攝像機(jī)視場拼接的大尺度粒子圖像測速系統(tǒng)，其特征在于第一、第二視頻采集電路(1、2)中傳感器0V9620的XCLKl分別接晶振電路X0-523BE24M的輸出端XCL24M ;第一視頻采集電路中傳感器0V9620的D2、D3、D4、D5、D6、D7、D8、D9 分別接 CY7C68013A 的 PB0、PB1、PB2、PB3、PB4、PB5、PB6、PB7 ;第一視頻采集電路中傳感器0V9620的VSYNC、HERF分別接CY7C68013A的PAO、RDYO ;第一視頻采集電路中傳感器 0V9620 的 SCCB_E、SCIO_C、SCIO_D 分別接 CY7C68013A 的 PEO、PEl、PE2 ;第二視頻采集電路中傳感器 0V9620 的 D2、D3、D4、D5、D6、D7、D8、D9 分別接 CY7C68013A 的 PDO、PD I、PD2, PD3, PD4, PD5, PD6, PD7 ;第二視頻采集電路中傳感器0V9620的VSYNC、HERF分別接CY7C68013A 的 PA1、RDYl ;第二視頻采集電路中傳感器 0V9620 的 SCCB_E、SCIO_C、SCIO_D分別接 CY7C68013A 的 PEO、PEI、PE2 ；CY7C68013A 的 PE4 接 LED 指示燈 D3, CY7C68013A 的DMINUS、DPLUS分別接787834-1的D_、D+，通過USB與上位機(jī)電腦連接。
專利摘要本實用新型公開一種基于雙攝像機(jī)視場拼接的大尺度粒子圖像測速系統(tǒng)，其特征在于由第一視頻采集電路(1)、第二視頻采集電路(2)，電源電路(3)、USB微控制器電路(4)及圖像拼接模塊(5)構(gòu)成，電源電路(3)的輸出端分別接第一、第二視頻采集電路(1、2)及USB微控制器電路(4)的電源輸入端，第一、第二視頻采集電路(1、2)的信號輸出端分別接USB微控制器電路(4)的信號輸入端，第一、第二視頻采集電路(1、2)的信號輸入端分別接USB微控制器電路(4)的信號輸出端，USB微控制器電路(4)將視頻信號輸出到上位機(jī)的圖像拼接模塊(5)進(jìn)行處理。該實用新型用雙攝像機(jī)取代了單攝像機(jī)，結(jié)合圖像拼接技術(shù)，解決了單攝像機(jī)小視角的缺點，準(zhǔn)確度高，結(jié)構(gòu)簡單和良好的擴(kuò)展性。
文檔編號H04N5/262GK202512133SQ20122012334
公開日2012年10月31日 申請日期2012年3月29日 優(yōu)先權(quán)日2012年3月29日
發(fā)明者張振, 徐立中, 賈浪, 陳哲 申請人:河海大學(xué)