[发明专利]一种测量两个相互作用的重力流体积的方法

权利要求书

1.一种测量两个相互作用的重力流体积的方法，其特征在于，该方法包括如下步骤：

(1)在环形旋转槽中装满盐水，完全钢化后引入两种不同颜色流体，使用彩色摄像机分别测量两种不同颜色流体的R、G和B色带的光强度；

(2)基于步骤(1)彩色摄像机测量得到的R，G和B值，通过对每个像素的R，G和B值进行平均来计算强度，并通过每个像素的R，G和B值与色彩比率的关系公式计算色彩比率；将由此得到的强度-厚度关系和色彩比率-厚度关系结合，以开发出二维校准图，然后，通过对二维校准图定义的参数空间中内插来确定厚度场；

(3)根据步骤(2)获得的厚度场，计算漂浮层中的淡水体积；

(4)假设混合区域上游和下游淡水流的百分比随着色彩比例线性变化，基于步骤(2)获得的厚度场结合百分比分别计算混合区域上游和下游淡水流的有效厚度；

(5)假设凸起具有线性沿岸增长率并相应地调整图像访问的视野，基于步骤(2)得到的厚度场及步骤(4)得到的混合区域的上游和下游淡水流各自的有效深度计算上游和下游的凸起体积。

2.根据权利要求1所述的一种测量两个相互作用的重力流体积的方法，其特征在于，所述步骤(1)具体如下：

在环形旋转槽中装满盐水，完全钢化后通过不同的扩散器分别引入两种不同颜色流体，彩色摄像机与环形旋转槽共旋转，光源布置在环形旋转槽的下方，光源照亮彩色摄像机需要的视场范围，使用彩色摄像机分别测量两种不同颜色流体的R、G和B色带的光强度。

3.根据权利要求1或2所述的一种测量两个相互作用的重力流体积的方法，其特征在于，所述步骤(2)具体如下：

为了计算双层旋转重力流的厚度场，基于测量的强度-厚度关系和色彩比率-厚度关系进行二维校准；

I.强度-厚度关系

其中I(h,c)是通过厚度h染料浓度为c的流体的光的传播强度，I₀(h,0)是通过相同厚度h的未染色水层的透射强度；a是衰减系数；I(h₁,c；h₂,0)是通过厚度为h₁染料浓度为c的染色水层及厚度为h₂未染色水层的光的传播强度，其中h₁和h₂分别为染色水层和未染色水层的厚度，I₀(H,0)是通过相同厚度H的未染色水的透射强度，H＝h₁+h₂；b是当染色水层厚度趋于无穷时I/I₀的渐近值；

Ⅱ.色彩比率-厚度关系

在双染料实验中，有必要区分不同颜色水团，强度-厚度关系取决于染料的颜色，因此，校准使用色比来定义每个点处的相对颜色含量，引入色彩比率：

其中R_n，G_n和B_n分别是归一化到背景R₀，G₀，B₀值的R，G，B值；

在实验开始前求得每个像素的透射强度I₀，对每次实验后得到的照片计算每个像素的传播强度I，然后计算标准化强度I/I₀，再根据每次实验后得到的照片计算每个像素的色彩比率；将得到的强度-厚度关系和色彩比率-厚度关系相结合，将这两个关系中的厚度数据内插到网格上，强度为横坐标，色彩比率为纵坐标，厚度为颜色指数，以开发出二维校准图，然后，再对二维校准图定义的参数空间进行内插得到每个像素位置的厚度场。

4.根据权利要求3所述的一种测量两个相互作用的重力流体积的方法，其特征在于，所述步骤(3)具体如下：

通过二维校准生成的厚度场，用于计算漂浮层中的淡水体积，光学厚度法测量的有效层厚度h_e定义为：

其中C和C₀分别是羽流和源流体中的染料浓度，z是羽流的深度，Cpj是羽流中垂直平均的染料浓度，h_real指代每个像素位置处的实际层厚度；在双羽流系统中，用h_e计算淡水体积V的公式为：

其中ε是每个像素的面积，xpixels表示有效层厚度对应的x轴像素位置，ypixels表示有效层厚度对应的y轴像素位置。