测绘通报 ›› 2025, Vol. 0 ›› Issue (2): 28-34.doi: 10.13474/j.cnki.11-2246.2025.0206
赵勤霞1,2,3, 顾声龙1,2,3, 陈中华4, 柏文文1,2,3
收稿日期:
2024-05-28
发布日期:
2025-03-03
作者简介:
赵勤霞(1988—),女,硕士,实验师,主要研究方向为水利工程。E-mail:2014990032@qhu.edu.cn
基金资助:
ZHAO Qinxia1,2,3, GU Shenglong1,2,3, CHEN Zhonghua4, BAI Wenwen1,2,3
Received:
2024-05-28
Published:
2025-03-03
摘要: 天然河道流量监测工作是水文测验的重要工作之一,对水资源管理调度、防洪减灾等方面都发挥着至关重要的作用。时空图像测速(STIV)具有原理简单、实时性强、安全性高等优点。然而,该方法测量也具有一定的局限性,如在天然河道流速、流量较小、示踪不明显的情况下,生成的时空图不能产生有效的纹理结构,这极大地影响了纹理主方向的检测,从而影响了算法的准确性。针对上述问题,本文提出了一种帧间差分与局部傅里叶最大角度分析相结合的方法,利用帧间差分法计算出连续两帧图像之间像素差异,捕捉识别出河道发生细微变化的部分,得到的运动显著性图与原图像叠加,生成时空图像(STI),利用局部傅里叶最大角度分析的方法计算时空图的纹理主方向,因此,提高了时空图像测速算法的稳健性和准确性。最后利用天然河道拍摄的水流视频计算出的结果与流速仪法测得的结果进行比测试验。结果表明,在流速、流量较小、示踪不足的情况下,本文方法在纹理主方向、平均流速和流量计算上,精度有明显提升,流速测量的稳定性和实时性好。
中图分类号:
赵勤霞, 顾声龙, 陈中华, 柏文文. 帧差与时空图像测速相结合的非接触测流研究[J]. 测绘通报, 2025, 0(2): 28-34.
ZHAO Qinxia, GU Shenglong, CHEN Zhonghua, BAI Wenwen. Research on non-contact measurement based on the combination of frame difference and spatio-temporal image velocimetry[J]. Bulletin of Surveying and Mapping, 2025, 0(2): 28-34.
[1] 杨聃,邵广俊,胡伟飞,等.基于图像的河流表面测速研究综述[J].浙江大学学报(工学版),2021,55(9):1752-1763. [2] MUSTE M,FUJITA I,HAUET A.Large-scale particle image velocimetry for measurements in riverine environments[J].Water Resources Research,2008,44(4):W00D19. [3] FUJITA I,WATANABE H,TSUBAKI R.Development of a non-intrusive and efficient flow monitoring technique:The space-time image velocimetry (STIV)[J].International Journal of River Basin Management,2007,5(2):105-114. [4] FUJITA I,NOTOYA Y,TANI K,et al.Efficient and accurate estimation of water surface velocity in STIV[J].Environmental Fluid Mechanics,2019,19(5):1363-1378. [5] LU J,YANG X, WANG J.Velocity vector estimation of two-dimensional flow field based on STIV[J].Sensors,2023,23:955. [6] FUJITA I,SHIBANO T,TANI K.Application of masked two-dimensional Fourier spectra for improving the accuracy of STIV-based river surface flow velocity measurements[J].Measurement Science and Technology,2020,31(9):094015. [7] 张振,王慧斌,严锡君,等.时空图像测速法的敏感性分析及不确定度评估[J].仪器仪表学报,2017,38(7):1763-1771. [8] FUJITA I,DEGUCHI T,DOI K,et al.Development of KU-STIV:software to measure surface velocity distribution and discharge from river surface images[C]//Proceedings of the 37th IAHR World Congress.Kuala Lumpur:[s.n.],2017. [9] 张振,周扬,李旭睿,等.图像法测流系统开发与应用[J].水利信息化,2018(3):7-13. [10] HAUET A,MORLOT T,DAUBAGNAN L.Velocity profile and depth-averaged to surface velocity in natural streams:a review over alarge sample of rivers[J].E3S Web of Conferences,2018,40:06015. [11] 冯全,张彦洪,赵晓刚.基于机器视觉的河水表面流速估计[J].农业工程学报,2018,34(19):140-146. [12] 王剑平,朱芮,张果,等.帧差与快速密集光流结合的图像法测流研究[J].工程科学与技术,2022,54(4):195-207. [13] 黄杉.数字图像处理:基于OpenCV-Python[M].北京:电子工业出版社,2023. [14] 赵浩源,陈华,刘维高,等.基于河流表面时空图像识别的测流方法[J].水资源研究,2020,9(1),1-11. [15] 张振,李华宝,袁章,等.频域时空图像测速法的图像滤波器敏感性分析[J].仪器仪表学报,2022,43(2):43-53. [16] 中华人民共和国住房和城乡建设部.河流流量测验规范:GB 50179—2015[S].北京:中国计划出版社,2016. [17] 李华宝,张振,陈林,等.基于残差网络的河流表面时空图像测速法[J].河海大学学报(自然科学版),2023,51(1):118-128. |
[1] | 石佳俊, 臧玉府, 肖雄武, 张莹滢. 非刚性匹配的激光点云与多光谱影像深度融合[J]. 测绘通报, 2025, 0(2): 41-47. |
[2] | 严胜航, 李素敏, 郭军, 宋昱霏, 沈显名. 基于多源遥感的巨型滑坡四维特征解译——以糯勒滑坡为例[J]. 测绘通报, 2025, 0(2): 48-52,63. |
[3] | 李升海, 张俊, 唐海林. 基于改进SVM算法的Sentinel-2A MSI遥感影像水体提取[J]. 测绘通报, 2025, 0(2): 53-57,76. |
[4] | 林佳余, 刘振波, 童旭东, 张丽娟, 殷凌锋, 郑超. GF-1与ICESat-2数据监测鄱阳湖水量变化[J]. 测绘通报, 2025, 0(2): 58-63. |
[5] | 郑学召, 苏海蛟, 童鑫, 熊艳玲, 张心怡. 面向煤矿矿区的InSAR地表形变监测技术研究进展[J]. 测绘通报, 2025, 0(2): 64-70. |
[6] | 秦晓琼, 张雅轩, 徐彬涛, 刘宇舟, 刘镇诚, 洪成雨, 陈湘生, 汪驰升. 联合时序InSAR和现场测量的地铁枢纽施工形变监测与多参量风险评估[J]. 测绘通报, 2025, 0(2): 71-76. |
[7] | 沈显名, 李素敏, 郭军, 毛嘉骐, 严胜航, 戴祚敏, 彭翔. 基于坡向约束的高寒矿区边坡InSAR三维形变分析[J]. 测绘通报, 2025, 0(2): 77-82. |
[8] | 谭超, 林镇宏, 贺秋华, 栾海军, 余姝辰, 郑雅玲, 邹娟. 顾及光谱位置及秸秆还田活动影响的土壤有机质高光谱估算[J]. 测绘通报, 2025, 0(2): 89-95. |
[9] | 文志军, 魏鹏程, 张之政, 姜瑞轩, 唐芝青, 廖莎, 林琼琼, 邵振峰. 一种正射遥感影像辅助的铁塔视频地理定位方法[J]. 测绘通报, 2025, 0(2): 113-117. |
[10] | 金姗姗, 冯存均, 左石磊, 方露露, 李晓天. 基于遥感与地理信息技术的重要树种生境适宜性量化分析——以安吉小鲵国家级自然保护区为例[J]. 测绘通报, 2025, 0(2): 118-121,168. |
[11] | 张诗玉, 张姿旗, 李雯雯, 高廷婷, 祁礼刚, 曹宏文. 融合PS与DS方法的2019—2023年郑州城区地表形变研究[J]. 测绘通报, 2025, 0(2): 127-131. |
[12] | 李晓天, 詹远增, 周伟, 赵建雪, 吕燕妃, 施利涛, 冯存均. 国产L-SAR卫星在不同植被覆盖度下的干涉能力[J]. 测绘通报, 2025, 0(2): 132-136. |
[13] | 王蕾, 何鑫, 廖成. 基于知识库相似检索的自然资源调查监测图斑辅助辨识方法[J]. 测绘通报, 2025, 0(2): 137-142. |
[14] | 赖帆, 杨广平, 赵樊. 土地利用覆盖变化对生态系统影响的综合评价与优化策略[J]. 测绘通报, 2025, 0(2): 150-155,162. |
[15] | 相涛, 许章平, 马伟丽, 褚夫玉, 郭圣男, 何明岗, 董康, 郑祖美. 无人机和无人船在水库库容曲线复核中的应用[J]. 测绘通报, 2025, 0(2): 156-162. |
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