基于复小波光流法和利用平均算子的二次三帧差法的运动目标检测方法

针对机器视觉系统中快速运动目标的检测问题,提出了一种结合复小波光流法和利用平均算子的二次三帧差法的运动目标检测新算法。首先,在考虑算法复杂度的情况下,选择图像中的Harris角点作为特征点计算光流信息;然后运用复小波光流法对运动目标进行更精确的运动估计,为了得到更完整的检测区域,同时引入改进三帧差法作为光流法的补充。改进的二次三帧差法通过平均算子滤波,能较好的抑制噪声,消除背景变化带来的干扰。通过QT和OpenCV搭建的平台,利用该算法对快速运动目标进行检测,结果表明:该算法能检测出动态背景下快速运动的目标,其检测率高于90%,虚警率低于10%,证明了算法的有效性和实用性。     

弯曲型河道水流流速分布及阻力试验

弯曲型河道水流运动规律及阻力特性在水利工程许多领域中占有十分重要的位置.对正弦派生曲线、梯形断面的连续弯曲型河道开展了物理模型试验,采用日本ACM2-RS型X-Y方向2轴电磁流速计对水流流速进行了测量,并对水流阻力进行了分析.结果表明,弯顶水流纵向时均流速分布接近抛物线型,最大流速点位于上部水面以下,整体上大下小,而顺直过渡段水流纵向时均流速分布最大流速点位于底部,整体上小下大;弯道段纵向垂线平均流速横向分布沿程依次为自由涡、均匀流及强迫涡分布;弯顶中垂线水流横向环流随流量、水深的增大而增大,零流速点的相对水深值大致在0.4～0.6范围以内;弯曲型河道水流阻力系数随着过水断面平均水深、水力半径的增大而增大,随着过水断面宽深比的增大而减小.     

天然复式河道的流量计算

漫滩水流在天然河道中极为常见，尤其在冲积平原地区。漫滩水流的水位流量关系将和一般的明渠流有所不同，使过水能力的估算较一般的明渠流困难，采用以水深平均的Navier-stokes方程为基础的漫滩水流计算方法，通过对动量交换法和摩阻因子的研究，针对某天然复式河道的具体条件，在考虑床面粗糙度的条件下，计算出漫滩洪水垂线平均流速横向分布，进而计算出断面过流流量，并得到水深与流量的关系。     

流速仪法测流的流量近似计算

着重论述了圆形过流断面流速仪法测流时的流量近似计算方法,并通过实例,对不同方法的计算结果进行比较,从而获得高精度的数学模型．     

流速仪测流的流量近似计算

着重论述了圆形过流断面流速仪法测流时的流量近似计算方法,并通过实例,对不同方法的计算结果进行比较,从而获得高精度的数学模型。     

用PIV测量含淹没刚性植物明渠水流流速场

含植物河道流速的分布很复杂,植物的种类、刚度特性、分布情况以及高度等都将影响到河道水流流速分布.目前,对含有植物明渠流流速分布的研究大多是逐点测得的过流断面上垂线沿流向的纵向流速分布,极少有人对含有植物明渠流的全场流速进行有效的测量研究.为了准确把握含植物河道水流的流速分布,对含植物河道水流进行全场的流速测量显得尤为重要.叙述了采用现代先进的测试手段,用标准PIV测量含淹没刚性植物明渠水流沿流向垂直平面内的流速场分布规律,以期能给人以新的认识.     

全局运动多分辨率光流估计算法的改进与实现

为了提高低分辨率图像之间的位移估计精度,在传统光流算法的基础上,提出了全局运动的多分辨率光流估计算法.实验结果表明：该算法能够快速实现小位移和准确的实现大位移的运动估计,通过对互有亚像素位移的多帧低分辨率图像对比相位相关法进行运动估计,改进的多分辨率光流估计算法实现的高精度亚像素位移误差精度为0.05pi.     

大型感潮河段流量实时估计方法

针对基于单个声学多普勒流速剖面仪(ADCP)垂线数据的指标流速法不适用于断面宽度大、横向流速差异大且径流季节性变化强的大型感潮河段,提出了基于双垂线组合的流量实时估计方法。在长江口徐六泾断面开展的实验结果表明:传统的单垂线法在该断面的流速估计精度较差,其均方根误差RMSE最大值大于0.1 m/s,流量估计相对标准偏差RSD约为11.3%;双垂线法的流速均方根误差RMSE均小于0.07 m/s,流量估计相对标准偏差RSD值为7.3%,但断面总流量的估计精度提高了近2 300 m3/s。因此,对于年均流量为2.8×104m3/s的长江口这种大型感潮河段来说,双垂线法4%的相对估计精度的提高显得必要且有意义。     

（研究生论坛）滩地一排植被作用下的复式河槽水流特性研究

为研究滩地种植一排植被情况下,梯形复式河槽断面的垂线平均流速分布和床面剪切应力分布,进行了4种方案的室内水槽试验。分别采用多普勒三维流速仪（ADV）和普雷斯托管对流速和床面剪切应力进行了测量。试验结果表明,植被处于淹没状态时,主槽中心线和滩地中心线附近的垂线流速呈对数分布,而在植被区域的垂线流速呈S型分布。流量的增加和植被间距的加大将引起同一垂线的平均流速增大。床面剪切应力值在植被区域达到最小值,表明植被对断面的床面剪切应力有显著削弱作用。流量越大、植被密度越小,床面剪切应力值就越大,但床面剪切应力占水流阻力的比重越小。     

旋转复杂背景中红外运动小目标实时检测

针对旋转复杂背景中红外运动小目标检测误检率高、实时性差等问题,提出了目标检测新算法。首先对图像进行中值滤波预处理,计算图像光流场,提取特征点,估算背景光流;然后设置阈值,判断提取备选目标特征点集合;最后通过特征点光流矢量角度、目标灰度值区间、目标特征点区域边缘检测的方法,排除备选目标特征点集合中的背景特征点,实时准确检测旋转复杂背景中红外运动小目标。实验结果表明,该算法能够准确地检测出红外多个运动小目标,检测率93.8%,平均虚警率0.126次/帧,平均每帧耗时15.53 ms,每帧图像处理的最大时间为20.45 ms,能够满足运动目标检测对实时性的要求。     

基于大位移变分光流的全向智能轮椅测速方法

为扩大全向智能轮椅的速度测量范围并改善其测量精度及计算效率,对传统基于光流的测速方法进行了改进.首先,采用TV-L1模型求解光流,并有效地预测帧间像点位移量,缩小像点的搜索区域.然后,针对由光照不均、局部运动模糊等因素产生的异质光流矢量,提出了基于平面片光流模型的随机抽样一致算法(random sample consensus,RANSAC),以实现光流场的排异.最后,在统一计算设备架构(compute unified device architecture,CUDA)的体系框架下实现光流计算的并行加速,提高了系统的实时性.实验结果表明:改进方法使轮椅的最大可测量速度提升了1.67倍,且测速精度优于轮式里程计,该方法在光照不均、局部运动模糊情况下也具有较好的鲁棒性,能够提升全向轮椅的最大可测量速度及测量精度.     

摄像机结合图像处理技术实现明渠流速测量

本文用普通数码摄像机结合计算机图像处理技术,实现了对明渠恒定流水面流速的测量,并将测量结果与通过流量测定、计算获得的断面平均流速进行了比较,验证了方法的可行性.     

气液两相流中改进图像互相关测速的完整实现

针对气液两相流中密集气(液)相速度场准确测量的需要,提出了改进图像互相关测速的完整实现方法。基于傅里叶变换的图像互相关测速原理,采用回归迭代互相关算法以提高测量精度,基于相邻速度属性对误矢量进行修正,并采用亚像素拟合方法准确定位,通过对不同拟合算法进行比较,验证了3点高斯拟合算法的优越性。实验结果表明,本文提出的测量方案可以有效提高图像互相关测速的精度。     

相关流量计中电容传感器的研制

详细阐述了相关流量计中速度、浓度传感器的设计及制作过程,应用所研制的传感器进行了大量的实验．实验结果表明,相关速度测量的平均误差小于０．５％,流量测量的平均误差为４．０１％,并对今后的研究工作提出了建议．     

基于仿射光流场的视频图像镶嵌技术

为获取宽视场的场景图像，提出了一种利用仿射光流场进行视频图像镶嵌的方法，首先根据光流约束方程，建立了关于图像间仿射变换参数的目标甬数，然后通过最小化目标函数计算出图像间的仿射变换参数，再根据计算出来的仿射变换参数实现图像的配准，最后通过图像融合获取无缝镶嵌场景图像．实验表明，该方法可以有效地避免误拼接，可以获得较好的镶嵌结果．     

中压天然气流量计实流标定中检定点的选择

建立中压天然气流量计实流标定装置时,门站调压引起检定用天然气压力、流速、温度均发生波动,这些波动均会影响测量的准确度。以某待建中压天然气流量计实流标定方案为例,根据设计参数进行了管道系统动态仿真,对实流标定装置中最佳检定点的选择进行了讨论。仿真分析结果表明,在调压器出口2 m以上的距离处,管道内检定用天然气压力、流速、温度的波动符合检定规程的要求。     

基于图像的河流表面测速研究综述

为了解决洪涝灾害环境下设备难布设、流速难测量、河流难监控等问题,结合河流管控领域近10年研究情况,基于非侵入式、低成本、高效的测量手段,概述从粒子图像测速技术（PIV）到深度学习方法的一系列图像测速技术. 从图像采集、图像分析、图像后处理等方面探讨河流表面测速机理及存在的问题. 通过比对与总结各方法差异性,提出对现有方法的改进需求,旨在提升河流流速的测量效率.     

极性相关与LMS算法的流速测量系统研究

为了解决恶劣环境中噪声等因素对流速测量系统的影响,提出了两种抗噪算法。首先概述了流体流速测量的基本原理,分析了极性相关算法的结构、电路实现、以及峰点位置确定,然后介绍了最小均方算法（LMS）在流速测量中的应用,并对两种算法进行了实验仿真。根据两者的蒙特卡洛法仿真实验可以看出,在无噪及-20d BW噪声条件下,两种算法皆可进行精确的流速测量,且峰点位置清晰。但在噪声功率增强达到-15d BW时,两者的实验仿真出现较大偏差。基于LMS算法仿真得出的测量速度依旧能良好的反应蒙特卡洛法设定速度,但是基于极性算法仿真得出的测量速度已经不能良好的反应蒙特卡洛法设定速度。在噪声功率达到-10d BW时,基于LMS算法仿真得出的数据依旧良好,此时基于极性算法仿真得出的数据已经完全失真。实验结果表明,在有噪环境中时,极性相关算法的测量精确度降低,而LMS算法因为能根据外界因素自动调节自身参数,仍然可以进行精确的流速测量。     

An Underwater Image Bubble Noise Removal Method Based on Optical Flow

基于光流法的水下图像气泡噪声消除方法

李浩,陶建国,罗阳,邓立平,邓宗全

（哈尔滨工业大学 机器人与系统国家重点实验室,哈尔滨 150001）

中文说明：

对于水下机器人来说,准确地检测和定位目标物体是非常重要的。 然而,在许多情况下,由于存在气泡噪声,很难清楚地观察目标物体。本文提出一种基于光流法的水下图像气泡噪声消除方法。 首先使用LK光流算法计算图像背景的运动矢量并补偿背景运动。 然后,通过HS光流算法计算气泡的光流场,并通过二值化图像获得气泡存在的区域。 最后使用相邻的帧图像来修复气泡区域。气泡噪声去除实验结果表明,该方法可有效去除图像中的气泡噪声。

关键词：气泡噪声,光流法,背景运动,图像修复

     

梯拱形渠道流速横向分布规律及流量量测

新疆吐鲁番地区地理及径流、泥沙条件独特,干支渠一般都采用梯拱形断面型式．通过对该地区主要于支渠流量系统观测资料的统计分析,借助二元明渠紊流掺长理论,建立了梯拱形渠道流速横向分布公式．大量不同梯拱形渠道、不同流量的流速实测数据分析和验证表明,理论与实测流速横向分布都符合对数分布规律,利用多变量回归分析,确定了流速横向分布系数a、b值．在此基础上,推导出梯拱形明渠断面平均流速计算公式,计算值与实测值误差较小,并给出了修正系数的确定方法．根据提出的明渠流速公式,进一步建立了灌区渠系中流量连续测量的实用方法和工作流程,简化了明渠测流工作,降低了量测成本,提高了测流精度．