河工模型中漩渦參數(shù)圖像測量研究.pdf

1、隨著信息時(shí)代的來臨,各項(xiàng)學(xué)科交叉發(fā)展,利用計(jì)算機(jī)輔助技術(shù)來提高水利行業(yè)的科技水平成為當(dāng)今技術(shù)融合背景下一個(gè)重要發(fā)展趨勢,其中基于計(jì)算機(jī)圖像處理的河工模型量測技術(shù)越來越多的應(yīng)用在河工模型試驗(yàn)的研究與實(shí)用中。當(dāng)前圖像處理技術(shù)在河工模型試驗(yàn)中的應(yīng)用多集中在對表面流場和河勢的測量,對于水庫模型中進(jìn)水口上表面的有害漩渦的監(jiān)視與測量目前還不多見,本文在總結(jié)已有的應(yīng)用于河工模型測量的圖像處理算法與方案的基礎(chǔ)上,結(jié)合漩渦特性參數(shù)與漩渦有害性之間的關(guān)系特

2、點(diǎn),提出了一種基于計(jì)算機(jī)圖像處理的模型漩渦流場參數(shù)的測量方法,以實(shí)現(xiàn)利用計(jì)算機(jī)圖像測量法對河工模型試驗(yàn)中產(chǎn)生的漩渦流場的有害性進(jìn)行判斷。
　　本文在“黃河模型”網(wǎng)絡(luò)監(jiān)測系統(tǒng)環(huán)境下,搭建一個(gè)用于對模型中漩渦流場進(jìn)行觀測的監(jiān)控平臺。在緊密圍繞河工模型試驗(yàn)中圖像測量技術(shù)的同時(shí),詳細(xì)介紹了模型漩渦流場圖像測量系統(tǒng)的構(gòu)建,以及對典型的漩渦流場范圍、半徑的提取和對漩渦表面切向速度的測量的實(shí)現(xiàn)方法。
　　首先,通過具有網(wǎng)絡(luò)路由功能的數(shù)字?jǐn)z

3、像機(jī),將拍攝到的一組漩渦圖像經(jīng)過網(wǎng)絡(luò)傳輸至主處理計(jì)算機(jī)。在完成漩渦圖像去噪、壓縮等預(yù)處理后,按照不同的測量目的,采用不同的圖像處理方法分別進(jìn)行相關(guān)參數(shù)的提取與計(jì)算。在漩渦圖像的獲取與傳輸部分,提出了一種基于“熵準(zhǔn)則”的改進(jìn)的EZW圖像編碼壓縮算法以滿足傳輸?shù)膱D像清晰度與網(wǎng)絡(luò)帶寬之間的要求,同時(shí)也使得輸出碼流符合稀疏信號的特征,為實(shí)現(xiàn)最新的壓縮傳感技術(shù),極大的提高圖片的傳輸效率以滿足河工模型檢測系統(tǒng)的實(shí)時(shí)性需求提供了可能。
　　在進(jìn)

4、行漩渦半徑的測量時(shí),根據(jù)預(yù)處理后漩渦圖像的特點(diǎn),采用針對性的對比度拉伸進(jìn)行圖像增強(qiáng);再通過對常用典型的邊緣檢測算子比較,選取適合漩渦圖像的LOG算子對漩渦進(jìn)行邊緣檢測,并提出一種基于漩渦紋理特征向量的消除偽輪廓的方法,對漩渦無旋部分由于水紋波動而形成的偽邊緣點(diǎn)進(jìn)行清除,以實(shí)現(xiàn)漩渦邊界的準(zhǔn)確提取;最后,利用平面圖形的形心坐標(biāo)計(jì)算公式獲取漩渦中心坐標(biāo),計(jì)算漩渦中心到旋渦邊界的像素點(diǎn)個(gè)數(shù)經(jīng)比例換算后得出漩渦的實(shí)際半徑。
　　為實(shí)現(xiàn)漩渦表

5、面切向速度的測量,本文采用能對單個(gè)示蹤粒子進(jìn)行匹配跟蹤的PTV技術(shù),將示蹤粒子撒入漩渦表面,通過測量兩幀相鄰圖像間隔時(shí)間內(nèi)參考粒子的位移,計(jì)算出該粒子所在漩渦流場中位置的切向速度。在進(jìn)行測量計(jì)算之前,本文利用MATLAB仿真比對了PTV技術(shù)匹配算法中常用的四幀圖像法、PCSS法、SPG法和VGT法在漩渦流場環(huán)境中的匹配效率,仿真驗(yàn)證了VGT法在漩渦場中有較為理想的粒子匹配結(jié)果,并選取其作為本文 PTV計(jì)算時(shí)的匹配法,為準(zhǔn)確的實(shí)現(xiàn)對漩渦表