[发明专利]一种基于视频的河流流速流量测验系统

说明书

本发明提供一种基于视频的河流流速流量测验系统，所述测验系统包括智能终端，所述智能终端包括视频处理服务器、电源单元、视频采集单元、软件客户端和数据处理平台，所述视频采集单元包括全站仪、普通相机一、红外相机和普通相机二，所述红外相机包括红外热像仪和近红外摄像头，所述软件客户端包括信息展示APP和远程数据读取端，所述数据处理平台包括存储单元、坐标处理单元、视频处理单元、接收单元、输出单元和远程数据采集单元，所述存储单元包括数据库，本发明大幅提升了河流流速流量测验系统的计算精度和速度，具有系统成本低和布设简单的优点。

技术领域

本发明属于水文测验技术领域，特别涉及一种基于视频的非接触式河流流速流量测验系统。

背景技术

现有非接触式测流技术有雷达、电磁波和图像测流技术，其中图像测流技术与本技术相关，其可以根据临时搭建的摄像机拍摄的视频计算大致的河流表面流速，并根据经验公式估计河流底部流速，从而估计河流流量，但是，1.现有技术不能满足夜晚工作和雨雾天气工作的需要，并且河流的洪水往往伴有大雨，使得洪峰期测量河流流量十分困难，但此时的洪峰流量数据格外重要，对于防洪抗灾，保护人民生命财产安全意义重大。2.现有技术计算速度慢，不能满足实时计算的需要，河流洪峰流量数据对于水文预报具有重要意义，可以使决策者在险情发生前做出判断，为抗洪救灾赢得宝贵时间。现有技术采集视频后需要数小时的时间才能得出计算结果，远远不能满足实际业务的需要。3.现有技术将图像中流速矢量转成中实际矢量过程中假设河流是水平面，这不符合实际情况，使得坡度较大的河流流速计算误差大幅增加。4.现有技术对流量的估计基于已有的经验，不能根据实际河道的具体情况精确计算，往往带来较大的误差。5.现有技术往往借用高精度可操作的工业摄像机，价格十分昂贵。基于此，本发明提供一种基于视频的河流流速流量测验系统，基于此，本发明提供一种基于视频的河流流速流量测验系统。

发明内容

为了解决现有技术存在的问题，本发明提供了一种基于视频的河流流速流量测验系统，本发明提升了非接触式河流流速流量测验系统的测验效率和测验精度，降低了非接触式方案的成本。

为了实现上述目的，本发明是通过如下的技术方案来实现：一种基于视频的河流流速流量测验系统，所述测验系统包括智能终端，所述智能终端包括视频处理服务器、电源单元、视频采集单元、软件客户端和数据处理平台，所述视频采集单元包括全站仪、普通相机一、红外相机和普通相机二，所述红外相机包括红外热像仪和近红外摄像头，所述软件客户端包括信息展示APP和远程数据读取端，所述数据处理平台包括存储单元、坐标处理单元、视频处理单元、接收单元、输出单元和远程数据采集单元，所述存储单元包括数据库；

一种基于视频的河流流速流量测验系统，所述河流流速流量测验系统的实现步骤如下：

相机架设：将普通相机一、红外相机和普通相机二并列架设在高塔上或者河流岸边，并使用全站仪测量出其三维投影坐标；

视频传输：普通相机一、红外相机和普通相机二将采集的视频传输给远程数据采集单元；

视频处理：远程数据采集单元将数据传输给视频处理单元，视频处理单元对视频进行对比度增强，然后进行高通滤波，对相邻两帧之间的图像进行互相关，匹配两帧图像间的相似粒子以计算粒子相对位移，除以两帧图像之间经过的时间，得到粒子运动的相对速度，此时，粒子运动速度的单位为“像素每秒”。坐标处理：坐标处理单元将普通相机一、红外相机和普通相机二拍摄的视频做空间三维重建，利用事先布置在河流两岸的标志点获取视频中对应像素点的真实坐标点定标，利用摄影测量学共线方程和双目测距原理求取其他像素的真实坐标。

流量计算：已知河流表面流速后，用三维激光扫描仪和多波束测深仪事先测量河流河道与河岸三维地形，以上两项构成水动力学计算的边界条件，根据圣维南方程组计算表面以下流速的数值解，求得精确的流速与流量；有些河流冲淤情况复杂，导致河道情况变化，计算精度降低。本系统通过多摄像头相机重建得出的实时河道地形，精确计算河流流量。