[发明专利]一种数字孪生水务仿真模拟测试方法

说明书

本发明涉及水务仿真的技术领域，揭露了一种数字孪生水务仿真模拟测试方法，所述方法包括：对采集的图像序列进行多聚焦处理；对聚焦处理后的目标水域水下图像序列进行增量式交叉矩阵处理，得到目标水域点云数据；构建目标水域三维生成模型，得到目标水域三维结构；对目标水域三维结构进行颜色渲染，得到基于二维图像映射的数字孪生水务环境仿真结果。本发明综合图像块的集合结构清晰程度以及梯度相位方向的差异性实现水下模糊图像块的识别，并对模糊图像块进行聚焦增强处理，并根据点云数据法向量夹角选取最为合适的点云数据作为种子点，基于种子点生成目标水域三维结构并进行颜色渲染，实现基于二维图像映射的数字孪生水务环境仿真。

技术领域

本发明涉及水务仿真的技术领域，尤其涉及一种数字孪生水务仿真模拟测试方法。

背景技术

随着水环境保护措施的不断提升，水环境模拟系统越来越得到重视。水环境模拟系统能够从数字层面对水域环境进行数字建模，管理人员能够基于二维水域图像在模拟系统进行仿真建模并进行相关管理测试，为水务管理提供极大便利性。针对该问题，本发明提出一种数字孪生水务仿真模拟测试方法，实现水务环境建模。

发明内容

有鉴于此，本发明提供一种数字孪生水务仿真模拟测试方法，目的在于：1）将所采集水下图像划分为若干图像块，并计算得到每个图像块的梯度矩阵，其中梯度矩阵的特征值反应图像块的几何结构，几何结构越不明显，则表示图像块的模糊程度越严重，需要进行聚焦增强处理，同时未避免单一评价准则导致的评价误差，并计算当前待清晰度评估图像块的梯度相位方向与邻近图像块梯度相位方向的差异，通过综合图像块的集合结构清晰程度以及梯度相位方向的差异性实现模糊图像块的识别，并对模糊图像块进行聚焦增强处理；2）基于像素梯度矩阵设计特征响应值函数，选取局部极大特征响应值像素作为候选特征点，基于灰度熵删去所包含特征信息较少的候选特征点，并对相邻的图像进行增量式特征点匹配映射，将二维特征点映射到三维，得到水域环境的点云数据，进而基于点云数据法向量夹角选取最为合适的点云数据作为种子点，基于种子点生成目标水域三维结构，通过对目标水域三维结构进行颜色渲染，实现基于二维图像映射的数字孪生水务环境仿真。

实现上述目的，本发明提供的一种数字孪生水务仿真模拟测试方法，包括以下步骤：

S1：采集目标水域水下图像序列，并对采集的图像序列进行多聚焦处理，得到聚焦处理后的目标水域水下图像序列；

S2：对聚焦处理后的目标水域水下图像序列进行增量式交叉矩阵处理，得到目标水域点云数据；

S3：构建目标水域三维生成模型，所构建模型以目标水域点云数据为输入，以目标水域三维结构为输出；

S4：对目标水域三维结构进行渲染，得到基于二维图像映射的数字孪生水务环境仿真结果。

作为本发明的进一步改进方法：

可选地，所述S1步骤中采集目标水域水下图像序列，包括：

在目标水域下方设置摄像装置，平移调整摄像装置的拍摄方向，得到目标水域水下图像序列，表示编号为n的目标水域水下图像，N表示所拍摄目标水域水下图像的总数，其中编号相邻的目标水域水下图像所对应的水下区域位置相近；在本发明实施例中，受水下环境影响，每张目标水域水下图像存在部分模糊的图像区域；

对每张目标水域水下图像进行灰度化处理，得到目标水域水下图像中像素灰度值，其中灰度化处理的公式为：

;

其中：

表示目标水域水下图像中像素在R,G,B颜色通道的颜色值，像素表示目标水域水下图像中第行第列的像素，其中每张目标水域水下图像的格式均为H像素，M表示目标水域水下图像的行像素数目，H表示目标水域水下图像的列像素数目；

表示像素的灰度值。