[发明专利]一种基于尾流示踪的风场测量方法及系统

权利要求书

1.一种基于尾流示踪的风场测量方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1：向天空发射能产生尾流的发射物；所述发射物产生的尾流中包含有示踪剂；

S2：通过设置在多个不同位置的相机采集不同时刻所述发射物产生的尾流图像，所述尾流图像包括天空背景区域和尾流区域；

S3：根据所述示踪剂的色彩，识别所述尾流图像中的尾流区域；对所述尾流区域进行分段，计算每段的尾流质心，将每段的尾流质心连接起来形成尾流主轴；

S4：对多个相机同一时刻拍摄的至少三张图像进行分析，还原出所述尾流主轴在大气中的真实位置；

S5：通过不同时刻，尾流主轴中真实位置的三维坐标变化，反演有尾流区域的大气风场；

所述步骤S3中，对所述尾流区域进行分段，计算每段的尾流质心的方法为：

其中，L(j,t_n)代表t_n时间第j段尾流的质心的位置矢量；这段尾流包含的所有像素点位置矢量的集合为Ω_j；r_i表示Ω_j中第i个像素点的位置矢量；I(r_i,t_n)为r_i处的像素点灰度值；

所述步骤S5中，反演有尾流区域的大气风场为：

(1)对同一时刻的三张图像进行后续运算后得到尾流主轴在真实空间中的位置R(j,t)；j为自然数，t为图像拍摄时刻，

则t时刻，R(j,t)处的三维风速v(j,t)的计算方法为：

t时刻，R(j,t)处的风向计算方法为：

x、y、z为三维直角坐标系的三个分量；v_x(j，t)为v(j,t)在X方向的分量；v_y(j，t)为v(j,t)在Y方向的分量；v_z(j，t)为v(j,t)在Z方向的分量；|v(j，t)|为v(j,t)的模；

(2)对连续两张图像中的同一段尾流主轴位置除以两张图像拍摄时间间隔，得到对应的尾流移动速度和尾流区域的风速。

2.一种如权利要求1所述基于尾流示踪的风场测量方法的实现系统，其特征在于，包括：发射物、多个相机、尾流识别模块、真实位置获取模块和风速反演模块；其中：

发射物，向天空发射用于产生尾流；所述发射物产生的尾流中包含有示踪剂；

多个相机，设置在多个不同位置，用于采集不同时刻所述发射物产生的尾流图像；所述尾流图像包括天空背景区域和尾流区域；

尾流识别模块，根据所述示踪剂的色彩，识别所述尾流图像中的尾流区域；对所述尾流区域进行分段，计算每段的尾流质心，将每段的尾流质心连接起来形成尾流主轴；

真实位置获取模块，用于对多个相机同一时刻拍摄的至少三张图像进行分析，还原出尾流主轴在大气中的真实位置；

风速反演模块，用于通过不同时刻为尾流主轴中真实位置的三维坐标变化，反演有尾流区域的大气风场。