一种基于尾流纹路识别的水面流速测量方法技术

本发明专利技术涉及一种基于尾流纹路识别的水面流速测量方法，其步骤：获取圆柱尾流视频，将视频文件按照播放次序转换为jpg格式的图像文件，得到流形学习样本图像；对流形学习样本图像进行预处理；根据预处理后流形学习样本图像相似度，计算任意两个样本之间的欧式距离，得到n维的距离矩阵；选取k值，根据欧式距离，计算两个样本间的流形距离；并利用等距特征映射算法，对距离矩阵进行降维，得到三维的欧式距离邻接图，并将欧式距离邻接图相应的转化为残值；根据流形学习所得的三维欧式距离邻接图的形状预判雷诺数Re的大小；欧式距离邻接图转化的残值存在拟合关系式；结合雷诺数预判结果，根据残值的拟合关系反推具体的雷诺数Re，最后得到来流流速。

A Method for Measuring Water Surface Velocity Based on Wake Mark Recognition

The invention relates to a method for measuring water surface velocity based on wake pattern recognition. The steps are as follows: obtaining cylindrical wake video, converting video files into JPG format image files according to playback order, obtaining manifold learning sample images; preprocessing manifold learning sample images; calculating any two samples according to the image similarity of pre-processed manifold learning samples. Euclidean distance is used to get n-dimensional distance matrix; K value is selected to calculate the manifold distance between two samples according to Euclidean distance; and the distance matrix is reduced by using the equidistant feature mapping algorithm to get the three-dimensional Euclidean distance adjacent graph, and the Euclidean distance adjacent graph is transformed into residual value correspondingly; the shape of the three-dimensional Euclidean distance adjacent graph obtained from manifold learning is used to predicate thunder. The size of Reynolds number, the fitting relationship of residuals transformed from Euclidean distance adjacency graph, and the specific Reynolds number Reynolds number are deduced according to the fitting relationship of residuals, finally the incoming flow velocity is obtained.

【技术实现步骤摘要】
一种基于尾流纹路识别的水面流速测量方法
本专利技术涉及一种水面流速测量方法，特别是关于一种基于尾流纹路识别的水面流速测量方法。
技术介绍
水面流速是河流、湖泊的基本参量，流速测量是水文测验的重要手段。流速测量的方法众多，常用的包括毕托管、螺旋桨流速仪等接触式测量方法，以及激光多普勒测速技术(LDV)、声学多普勒测速技术(ADV)等非接触测量方法。自然条件下，流速测量的条件较为苛刻，适用的方法包括浮标追踪法、声学多普勒流速剖面仪、手持雷达等。这些流速测量的方法成本高、操作复杂且耗时长，限制了水面流速测量的广泛展开。传统的图像测速技术(PIV)和粒子追踪测速技术(PTV)都是在流体中散布粒子，用粒子速度代表流体运动速度。它们的不同之处在于PIV中的粒子浓度更高，无法确定不同帧图像中各粒子的一一对应关系，需要采用自相关或者互相关的方法辨认粒子分布云图；PTV中的粒子浓度较低，可以追踪具体的各个粒子，直接计算粒子的运动速度进而得到流体的运动速度。PIV和PTV测速技术最早用于实验室内的流场测量，其后，许多学者将这些技术应用到自然水域，发展为大尺度粒子图像技术(LSPIV)。PIV或者PTV的本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于尾流纹路识别的水面流速测量方法，其特征在于，包括以下步骤：1)通过数码相机和智能手机获取圆柱尾流视频，将视频文件按照播放次序转换为一帧一帧的jpg格式的图像文件，得到n个流形学习样本图像

【技术特征摘要】
1.一种基于尾流纹路识别的水面流速测量方法，其特征在于，包括以下步骤：1)通过数码相机和智能手机获取圆柱尾流视频，将视频文件按照播放次序转换为一帧一帧的jpg格式的图像文件，得到n个流形学习样本图像其中，zi表示第i帧图像；2)对流形学习样本图像进行预处理；3)根据预处理后流形学习样本图像相似度，计算任意样本zi和样本zj之间的欧式距离dz(zi,zj)，得到n维的距离矩阵Mn(i,j)∈Rn×n，Rn×n表示n×n的实数矩阵；4)选取k值，根据欧式距离，计算两个样本间的流形距离；并利用等距特征映射算法，对距离矩阵Mn(i,j)进行降维，得到一维、二维和三维的欧式距离邻接图，并将欧式距离邻接图相应的转化为残值r1、r2、r3；5)根据流形学习所得的三维欧式距离邻接图的形状预判雷诺数Re的大小；6)一维、二维、三维欧式距离邻接图转化的残值r1、r2、r3存在拟合关系式；7)结合雷诺数预判结果，根据残值r1、r2、r3的拟合关系反推具体的雷诺数Re，最后得到来流流速。2.如权利要求1所述方法，其特征在于：所述步骤2)中，对流形学习样本图像进行预处理包括以下步骤：2.1)将流形学习样本图像转换为灰度图并增强对比度，提高图片的可识别度；2.2)根据每帧图片的特征点，调整抖动等带来的误差；2.3)根据纹理特点，截...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘昭伟，陈永灿，李翀，陈敏，李媛，米闯，
申请(专利权)人：中国长江三峡集团有限公司，清华大学，
类型：发明
国别省市：北京,11