申请/专利权人：中国科学院地理科学与资源研究所

申请日：2022-12-28

公开（公告）日：2023-05-26

公开（公告）号：CN116164713A

主分类号：G01C11/28

分类号：G01C11/28;G01C11/04;G06V10/26;G06V10/82;G06V10/141

优先权：

专利状态码：在审-实质审查的生效

法律状态：2023.06.13#实质审查的生效;2023.05.26#公开

摘要：本公开提供的推移质输沙率测量方法及装置，属于水利和地貌测量领域。首先搭建折射率匹配测量平台；测试中通过线激光光源打亮运动到拍摄范围内的透明球体颗粒，然后用相机以固定频率连续拍摄激光打亮范围内整个水槽宽度的图像；选取部分图像作为训练集训练神经网络对打亮的透明球体颗粒区域进行自动识别，获取监测断面穿过球体颗粒面积，通过粒子追踪测速方法获取颗粒运动速度，最后计算监测横断面处不同粒径的球体颗粒输沙率及总推移质输沙率。本公开适用于基于折射率匹配的循环水槽系统中直接精确测量推移质输沙率，且可连续观测，自动化程度高，有效节省人力。

主权项：1.一种推移质输沙率测量方法，其特征在于，包括：1搭建测量平台，包括容纳有折射率匹配液和用于模拟河道中运动卵石的透明球体颗粒的水槽，按照折射率匹配液的流动方向将水槽依次划分为上游段、监测段和下游段，在监测段的水槽一侧设置激光光源，以在监测段内形成激光打亮平面区域；2对激光打亮平面区域进行拍摄，得到图像序列P；3指定经过激光光源出光孔并垂直于水槽侧壁的横断面为输沙率的监测横断面，建立直角坐标系，以图像中沿着监测横断面位置且指向远离激光光源出光孔一侧的水槽侧壁为Y轴正方向，原点位于Y轴靠近激光光源出光孔一侧的水槽内壁面，X轴位于原点所在的水槽内壁平面且与折射率匹配液的底面平行，指向水槽下游段为X轴正方向；对图像序列P中的各图像进行裁剪，沿Y轴方向保留水槽两侧壁间范围，得到裁剪图像序列Pc，基于所述裁剪图像序列Pc中的若干图像生成训练样本，训练用于对图像中不同粒径级别的透明球体颗粒进行识别的神经网络；4使用训练后的神经网络对裁剪图像序列Pc的每张图像中各粒径级别球体颗粒所占的像素区域进行识别，得到分割图像序列Pb，对分割图像序列Pb的各分割图像中属于同一粒径级别的球体颗粒所占像素区域使用同一颜色标识，背景区域统一使用区别于球体颗粒所占像素区域的颜色标识；5针对每张分割图像，对识别出的球体颗粒所占像素区域进行圆形逼近，提取每张分割图像中识别的球体颗粒的圆心坐标，基于粒子跟踪测速方法计算分割图像序列Pb的每相邻两张分割图像中各球体颗粒的运动速度，将该运动速度转化为各球体颗粒的实际运动速度，并将运动速度矢量叠加至逼近的圆形区域每一个像素点上；6针对每张分割图像，根据分割图像中的颜色变化识别监测横断面穿过的各粒径级别的球体颗粒的边界坐标，利用该边界坐标计算球体颗粒在监测横断面位置处的实际截面宽度及面积，根据监测横断面穿过的各粒径级别的球体颗粒的边界坐标处的运动速度矢量计算X轴方向的速度分量，根据各球体颗粒在监测横断面位置处的实际截面面积、X轴方向的速度分量和球体颗粒的密度计算每张分割图像中经过监测横断面的各粒径级别的球体颗粒的推移质输沙率，根据该推移质输沙率得到每张分割图像中经过监测横断面的总推移质输沙率，由所有分割图像中经过监测横断面的总推移质输沙率构成总推移质输沙率时间序列，由所有分割图像中经过监测横断面的各粒径球体颗粒的推移质输沙率构成不同粒径颗粒的推移质输沙率时间序列。

全文数据：

权利要求：

百度查询： 中国科学院地理科学与资源研究所 推移质输沙率测量方法及装置

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