[发明专利]基于计算机视觉的智能风速风向测量装置

权利要求书

1.一种基于计算机视觉的智能风速风向测量装置，其特征在于：所述的风速风向测量装置包括风杯、减速机构、固定连接杆、风标、风向方位块、摄像单元和检测风速风向用微处理器，所述的风杯与减速机构的输入轴上端固定连接，所述减速机构的输入轴的下端套接在固定连接杆的上端，所述的风标套装在连接轴上，所述的连接轴与固定连接杆下端固定连接，所述的风标的端部安装风向方位块，所述风向方位块的上端的高度与所述减速机构位于同一平面，在减速机构的输入轴和输出轴上分别安装指针，所述的两个指针、风向方位块的上方设有设定的标记颜色，在所述的减速机构上安装用于采集减速机构所在平面图像的摄像单元，所述的检测风速风向用微处理器包括：

图像数据读取模块，用于读取摄像单元传过来的视频图像信息；

色彩空间转化模块，用于将视频图像从RGB色彩空间转换到YUV空间；

转角计算模块，用于计算两个指针和风向方位块的转角，将视频图像转化为二值化图像，预设风向方位块和两个指针在二值化图像上的转动中心点，视觉平面的横轴为南北向，纵轴为东西向，当风向发生变化时风向方位块就会回绕着转动中心点转动，当风杯受到风力后，有明显颜色特征的指针也会回绕着该中心点转动，风向方位块的中心与转动中心点之间的直线的倾斜角为风向方位块的转角，指针的中心与转动中心点之间的直线的倾斜角为指针的转角；

风速检测模块，用于检测水平二维平面上的风速，设定每帧图像的观测处理时间，观测减速机构中的输入轴和输出轴上指针的角度，当微风时，N来表示单位时间内风杯旋转的角度，即输入轴上指针旋转的角度，风速与风杯旋转的角度之间的关系由公式(1)表示；

V＝a+bN+cN²    (1)

上式中：V表示风速，以米/秒为单位，N表示单位时间内风杯旋转的角度，a，b，c表示风洞标定常数；

当强风时，减速机构的减速比为n，风速与减速机构的输出轴旋转的角度之间的关系由公式(2)表示：

V＝a+bN/n+c(N/n)²    (2)

上式中：V表示风速，以米/秒为单位，N/n表示单位时间内减速机构的输出轴旋转的角度；a，b，c表示风洞标定常数；

风向检测模块，用于检测水平二维平面上的风向，设定每帧图像的观测处理时间，观测风向标的角度，记录其摆动范围的中间位置，每一帧图像得到风标的转角_frame(t)