CN110632339A - 一种视频流速测试仪的水流测试方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种视频流速测试仪的水流测试方法，通过图像采集装置采集河流的视频图像，根据视频中指定画面帧中的标识点移动的距离，计算出对应的实际物理距离，然后根据视频帧差时间，得出水面的流速。本发明所述的视频流速测试仪的水流测试方法对于汛期的洪水监测具有重要意义，针对山区的山洪及堰塞湖等进行实施的水流速监测，及时准确的提供水流量信息。

Description

一种视频流速测试仪的水流测试方法

技术领域

本发明属于监控设备技术领域，尤其是涉及一种视频流速测试仪的水流测试方法。

背景技术

洪水是汛期普遍发生的自然灾害，其现有的形成和演进机制都是在理论和常规实验上获知的，缺乏极端条件下的实测方法和数据。中小河流的长期检测，特别是山区河流洪水事件的水位、流速和流量等核心水流信息的获取对于山洪的防治有着至关重要的作用，也是目前防洪减灾工作中的难点。

现有的流速测试方法大多都是借助物理工具，采用浮标法、流速计法等进行水流测速，不能直接进行水流测试的问题。

发明内容

有鉴于此，本发明旨在提出一种视频流速测试仪的水流测试方法，以解决现有的在进行水流测试时，需要借助物理工具进行测试，不能直接进行测试的问题。

为达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：

一种视频流速测试仪的水流测试方法，通过图像采集装置采集河流的视频图像，根据视频中指定画面帧中的标识点移动的距离，计算出对应的实际物理距离，然后根据视频帧差时间，得出水面的流速。

进一步的，具体方法如下：

设视频流速测试仪距离流速测试点G的垂直高度为H；视频流速测试仪距离流速测试点G的直线距离为D2；视频流速测试仪视场水平中线的物距实际宽度为A；视频流速测试仪俯仰角为α；视频垂直像素宽度V_H；视频水平像素宽度V_W；视频中标识点分别在两帧图像中的坐标{(x1,y1),(x2,y2)}；视频两帧图像时间戳{t1,t2}；

通过上述特征计算出：

垂直于视频流速测试仪视场垂直高度B，计算公式为：B＝(V_H/V_W)*A；

视频流速测试仪的水平视场角半角β，计算公式为β＝arctan((A/2)/D2)；

视频流速测试仪的垂直视场角半角γ，计算公式为γ＝＝arctan((B/2)/D2)；

视频流速测试仪视场远端与水平夹角δ，计算公式为δ＝α-γ；

视频流速测试仪视场近端与水平夹角ψ，计算公式为ψ＝α+γ；

视场远端的物距C，计算公式为C＝H/sinδ；

视场近端的物距D，计算公式为D＝H/sinψ；

视频流速测试仪远端的水平物距宽度E，计算公式为E＝C*tanβ*2＝(H/sin(arcsin(H/D2)-arctan((((V_H/V_W)*A)/2)/D2)))*tan(arctan((A/2)/D2))*2；

视频流速测试仪近端的水平物距宽度F，计算公式为F＝D*tanβ*2＝(H/sin(arcsin(H/D2)+arctan((((V_H/V_W)*A)/2)/D2)))*tan(arctan((A/2)/D2))*2；

目标水平物距宽度L，计算公式为L＝F+((20000-(y1+y2))*(E-F))/10000；

目标位移S，计算公式为S＝((x2-x1)/10000)*L；

当前流速V，计算公式为V＝S/(t2-t1)。

相对于现有技术，本发明所述的视频流速测试仪的水流测试方法具有以下优势：

暴雨洪水监测和观测是防汛抢险工作的重要组成部分，观测得到的暴雨和洪水实时信息是做好洪水预报的基本依据，本发明对于汛期的洪水监测具有重要意义，针对山区的山洪及堰塞湖等进行实施的水流速监测，及时准确的提供水流量信息，以便防汛指挥部门部署抗洪抢险决策，减少人民的生命财产损失。

附图说明

构成本发明的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1为本发明实施例所述的视频流速测试仪的水流测试方法原理图一；

图2为本发明实施例所述的视频流速测试仪的水流测试方法原理图二；

图3为本发明实施例所述的视频流速测试仪的水流测试方法原理图三。

具体实施方式

需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”等的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以通过具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。

如图1至图3所示，流速仪距离流速测试点的垂直高度：H

流速仪距离流速测试点的直线距离：D2

流速仪视场水平中线的物距实际宽度：A

流速仪俯仰角(与水平法线)：α

视频垂直像素宽度V_H；

视频水平像素宽度V_W；

视频中标识点分别在两帧图像中的坐标{(x1,y1),(x2,y2)}；

视频两帧图像时间戳{t1,t2}；

计算量：

垂直于流速仪视场垂直高度：B＝(V_H/V_W)*A；

流速仪的水平视场角半角：β＝arctan((A/2)/D2)；

流速仪的垂直视场角半角：γ＝＝arctan((B/2)/D2)；

流速仪视场远端与水平夹角：δ＝α-γ；

流速仪视场近端与水平夹角：ψ＝α+γ；

视场远端的物距：C＝H/sinδ；

视场近端的物距：D＝H/sinψ；

流速仪远端的水平物距宽度：E＝C*tanβ*2＝(H/sin(arcsin(H/D2)-arctan((((V_H/V_W)*A)/2)/D2)))*tan(arctan((A/2)/D2))*2；

流速仪近端的水平物距宽度：F＝D*tanβ*2＝(H/sin(arcsin(H/D2)+arctan((((V_H/V_W)*A)/2)/D2)))*tan(arctan((A/2)/D2))*2；

目标水平物距宽度L＝F+((20000-(y1+y2))*(E-F))/10000；

目标位移S＝((x2-x1)/10000)*L；

当前流速V＝S/(t2-t1)。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (2)

1.一种视频流速测试仪的水流测试方法，其特征在于：通过图像采集装置采集河流的视频图像，根据视频中指定画面帧中的标识点移动的距离，计算出对应的实际物理距离，然后根据视频帧差时间，得出水面的流速。

2.根据权利要求1所述的视频流速测试仪的水流测试方法，其特征在于，具体方法如下：

设视频流速测试仪距离流速测试点G的垂直高度为H；视频流速测试仪距离流速测试点G的直线距离为D2；视频流速测试仪视场水平中线的物距实际宽度为A；视频流速测试仪俯仰角为α；视频垂直像素宽度V_H；视频水平像素宽度V_W；视频中标识点分别在两帧图像中的坐标{(x1,y1),(x2,y2)}；视频两帧图像时间戳{t1,t2}；

通过上述特征计算出：

垂直于视频流速测试仪视场垂直高度B，计算公式为：B＝(V_H/V_W)*A；

视频流速测试仪的水平视场角半角β，计算公式为β＝arctan((A/2)/D2)；

视频流速测试仪的垂直视场角半角γ，计算公式为γ＝＝arctan((B/2)/D2)；

视频流速测试仪视场远端与水平夹角δ，计算公式为δ＝α-γ；

视频流速测试仪视场近端与水平夹角ψ，计算公式为ψ＝α+γ；

视场远端的物距C，计算公式为C＝H/sinδ；

视场近端的物距D，计算公式为D＝H/sinψ；

视频流速测试仪远端的水平物距宽度E，计算公式为E＝C*tanβ*2＝(H/sin(arcsin(H/D2)-arctan((((V_H/V_W)*A)/2)/D2)))*tan(arctan((A/2)/D2))*2；

视频流速测试仪近端的水平物距宽度F，计算公式为F＝D*tanβ*2＝(H/sin(arcsin(H/D2)+arctan((((V_H/V_W)*A)/2)/D2)))*tan(arctan((A/2)/D2))*2；

目标水平物距宽度L，计算公式为L＝F+((20000-(y1+y2))*(E-F))/10000；

目标位移S，计算公式为S＝((x2-x1)/10000)*L；

当前流速V，计算公式为V＝S/(t2-t1)。

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