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基于图像的河流表面测速研究综述

浙江大学学报（工学版） 2021年第9期55卷 1752-1763页

作者：杨聃邵广俊胡伟飞刘国富梁家铭王瀚林许超国网浙江省电力有限公司紧水滩水力发电厂浙江丽水323000 浙江大学控制科学与工程学院浙江杭州310058

为了解决洪涝灾害环境下设备难布设、流速难测量、河流难监控等问题,结合河流管控领域近10年研究情况,基于非侵入式、低成本、高效的测量手段,概述从粒子图像测速技术(PIV)到深度学习方法的一系列图像测速技术.从图像采集、图像分析、... 详细信息

为了解决洪涝灾害环境下设备难布设、流速难测量、河流难监控等问题,结合河流管控领域近10年研究情况,基于非侵入式、低成本、高效的测量手段,概述从粒子图像测速技术(PIV)到深度学习方法的一系列图像测速技术.从图像采集、图像分析、图像后处理等方面探讨河流表面测速机理及存在的问题.通过比对与总结各方法差异性,提出对现有方法的改进需求,旨在提升河流流速的测量效率.

关键词：图像测速河流流量监测河流表面流速图像分析大尺度粒子图像测速

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河流水面成像测速研究进展

仪器仪表学报 2015年第7期36卷 1441-1450页

作者：张振徐枫王鑫徐立中河海大学计算机与信息学院南京211100

大尺度粒子图像测速(LSPIV)是一种用于测量大面积(数百平方米)水体表面流速的非接触式全场流速测量技术。不仅可用于常规条件下明渠紊动特性和时均特性的研究,更具有极端条件下河道水流监测的应用潜力。然而受复杂现场环境的影响,该技... 详细信息

大尺度粒子图像测速(LSPIV)是一种用于测量大面积(数百平方米)水体表面流速的非接触式全场流速测量技术。不仅可用于常规条件下明渠紊动特性和时均特性的研究,更具有极端条件下河道水流监测的应用潜力。然而受复杂现场环境的影响,该技术在天然河流的应用中面临着诸多挑战。从水流示踪方式、流场图像采集、水面目标增强、运动矢量估计、时均流场重建、水面流场定标及不确定度评估七个方面综述了国内外对河流水面成像测速(RSIV)方法的研究进展。通过对现有方法的总结和讨论,提出改进技术方法的研究需求,以使其成为水动力学和水文学中有力的测量工具。

关键词：河道水流监测水面流场大尺度粒子图像测速

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三通道同步偏振成像及观测目标检测方法

仪器仪表学报 2013年第11期34卷 2408-2417页

作者：徐梦溪王慧斌陈婷张振郑胜男南京工程学院计算机工程学院南京211167 河海大学计算机与信息学院南京211100

近年来国外发展起来的大尺度粒子图像测速方法是一种针对野外环境非接触式河流水面流速测量的有效手段。然而由于测量中播撒的人工示踪粒子极易受到水面光学噪声的干扰,往往导致观测目标的检测和运动矢量估计出现较大误差,最终造成流量... 详细信息

近年来国外发展起来的大尺度粒子图像测速方法是一种针对野外环境非接触式河流水面流速测量的有效手段。然而由于测量中播撒的人工示踪粒子极易受到水面光学噪声的干扰,往往导致观测目标的检测和运动矢量估计出现较大误差,最终造成流量测验失败。针对传统基于可见光光强的成像装置在获取水面图像时存在对比度低、目标信息丢失严重等问题,基于偏振成像探测技术,提出了一种三通道CMOS(图像传感器)同步偏振成像及示踪粒子(观测目标)检测方法。设计了三通道CMOS同步偏振成像装置,可同步采集3个不同方向的水面偏振图像,从而计算线偏振度图像。针对3路CMOS采集的偏振图像之间存在像元不对齐,导致计算线偏振度图像时出现虚假目标的情况,提出了一种改进的SIFT特征匹配算法,可实现三幅偏振图像的精确配准,提高了线偏振度图像的求解精度。实验表明,与传统的光强成像方法相比,本方法能稳定可靠地检测出水面示踪粒子,目标检测率由58.8%提高到88.2%,为大尺度粒子图像测速提供了可靠有效的水面观测目标检测方法。

关键词：大尺度粒子图像测速偏振成像 SIFT 图像配准目标检测

一种模拟飞虫视觉运动感知的U-LSPIV测量系统

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计算机科学与应用 2021年第7期11卷 1888-1895页

作者：沈克永杨扬徐梦溪吴晓彬陆云扬南昌理工学院计算机信息工程学院江西南昌南京工程学院计算机工程学院江苏南京水利部南京水利水文自动化研究所江苏南京

通过光学成像观测水流示踪(物)目标,进而测量河流表面二维流速场技术,即LSPIV (large-scale particle image velocimetry)技术,它与常规的转子流速仪、声学、雷达和激光多普勒测速等技术和方法相比,具有诸多优点。然而,目前大多数的LSPI... 详细信息

通过光学成像观测水流示踪(物)目标,进而测量河流表面二维流速场技术,即LSPIV (large-scale particle image velocimetry)技术,它与常规的转子流速仪、声学、雷达和激光多普勒测速等技术和方法相比,具有诸多优点。然而,目前大多数的LSPIV系统是基于地面固定摄像头测量的,即使是采用基于无人机(unmanned aerial vehicle)的测量,在万平方米以上的超大尺度水面流场成像测量应用中,因受到施测作业区域、天气及光照、水流条件、河–气界面(大气–水体交界面)成像环境下杂乱光线混叠扰动等因素的影响,测量的精度及其稳定性严重受限。为此,本文提出一种模拟飞行昆虫–蜻蜓复眼视觉运动感知的U-LSPIV测量系统设计模式,采用DJI大疆如风系列WIND 8无人机搭载测量仪器,基于光学成像观测水面,通过模拟飞行昆虫–蜻蜓复眼从水面杂乱光线混叠扰动的背景中准确辨识感兴趣目标,所具有的高适应性和高可靠性的自然特性,以及借鉴轻量和低功率的视叶(lightweight and low-powered optic lobe)神经计算范式,以提升水面全场流速场及断面流量的测量精度和稳定性。本文提出的新颖设计模式为适应于野外环境超大尺度的LSPIV测量应用提供了有效的解决方案。

关键词：河面流速场测量无人机大尺度粒子图像测速飞虫复眼

SI-LSPIV系统在山区河道流量测验中的应用

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科技通报 2020年第2期36卷 84-88,97页

作者：张丝苇李蔚浙江大学建筑工程学院水文与水资源研究所杭州310058 浙江财经大学公共管理学院杭州310018

采用改进后的SI-LSPIV系统,将其运用于四川省都江堰市龙池镇白沙河段(河宽50~70 m),进行流速、流量监测,并将系统测算的流量结果与白沙河杨柳坪水文站的实测数据对比。在2018年7月16日至7月19日的低、中水工况中,系统测算结果与水文站... 详细信息

采用改进后的SI-LSPIV系统,将其运用于四川省都江堰市龙池镇白沙河段(河宽50~70 m),进行流速、流量监测,并将系统测算的流量结果与白沙河杨柳坪水文站的实测数据对比。在2018年7月16日至7月19日的低、中水工况中,系统测算结果与水文站实测结果的归一化均方根误差(NRMSE)仅为8.26%,证明了低、中水情况下,SI-LSPIV系统的流量测算精度较高。

关键词：大尺度粒子图像测速立体视觉流量