基于图像处理技术的风力及风向检测方法技术

本发明专利技术公开了一种基于图像处理技术的风力及风向检测方法，包括步骤：竖直的轻质飘带一端固定在待测空间，其上下端点均设有特定标识；使用正对轻质飘带的摄像设备采集轻质飘带的视频，抽帧得到采样图像；对采样图像进行处理，输入目标检测模型并进行模型迭代训练；获取轻质飘带的实时图像，标注垂直线段，将图像输入训练后的目标检测模型，检测并计算图像中轻质飘带上下端点的向量，作为评估风向的指标，计算轻质飘带上下端点的向量与垂直线段之间的夹角，作为评估风力的量化指标。采用轻质飘带，无需人工读数，获取轻质飘带的视频，基于机器视觉识别飘带产生的角度变化；在飘带上下端点设置特定标识，避免复杂背景对轻质飘带角度检测的影响。

【技术实现步骤摘要】
基于图像处理技术的风力及风向检测方法
本专利技术涉及风平衡测试
，特别是指一种基于图像处理技术的风力及风向检测方法。
技术介绍
目前，在各种需要微风检测的场景进行风平衡测试时，一种是使用生料带材质飘带，通过人工用手拿着飘带进入场景内或将飘带固定在隔板上，通过人工直接读取飘带大致的风向和角度，另一种是在飘带的旁边通过支架固定一个与飘带平行并且带有铅锤装置和标有刻度的刻度盘，通过人工读取飘带对应在刻度盘上的读数读取风向和角度。以上两种方式有以下几点不足之处：1.两种方式均需要人工读数，而且只能在限定的时间点读取数据，全时间段读取需耗费大量的人力；2.配合刻度盘进行人工读取角度由于观测角度的不固定会导致读取的飘带在刻度盘上的角度不准确。
技术实现思路
本专利技术提出一种基于图像处理技术的风力及风向检测方法，解决了现有技术中因人工读数有误差且效率低的问题。本专利技术的技术方案是这样实现的：一种基于图像处理技术的风力及风向检测方法，具体包括以下步骤：S1，竖直的轻质飘带一端固定在待测空间，轻质飘带的上下端点均设有特定标识；S2，使用正对轻质飘带的摄像设备采集轻质飘带的采样图像；S3，基于图像处理技术对采样图像进行处理，将处理后的采用图像输入目标检测模型并进行模型迭代训练；S4，获取轻质飘带的实时图像，在图像中标注垂直线段，将图像输入训练后的目标检测模型，检测并计算图像中轻质飘带上下端点的向量，作为评估风向的指标，计算轻质飘带上下端点的向量与垂直线段之间的夹角，作为评估风力的量化指标。进一步的，步骤S1具体包括以下步骤：S101，轻质飘带的一端固定在待测位置，另一端自然垂下；S102，轻质飘带的上端点和下端点分别以颜色组合作为特定标识。进一步的，步骤S102中，轻质飘带的上端点以颜色组合作为特定标识，其下端点以颜色组合作为特定标识。进一步的，步骤S2具体包括以下步骤：S201，摄像设备的中轴线与轻质飘带的垂直于地面时的中心线位于同一平面；S202，使用摄像设备采集轻质飘带的图像。进一步的，步骤S4具体包括以下步骤：S401，从视频中抽帧获取轻质飘带的实时图像，在图像中标注垂直线段，获取垂直线段上下端点的坐标，记为向量2；S402，将图像输入训练后的目标检测模型，检测并计算图像中轻质飘带上下端点的向量，记为向量1，作为评估风向的指标；S403，基于公式cosθ＝向量1*向量2/(|向量1|×|向量2|)，计算轻质飘带上下端点的向量与垂直线段之间的夹角，作为评估风力的量化指标。进一步的，步骤S1中竖直的轻质飘带一端固定在待测的微风环境中以进行风平衡测试。本专利技术的有益效果在于：1、采用轻质飘带，解决生料带因自身重力原因会造成测试误差的问题；2、无需人工读数，获取轻质飘带的视频，基于机器视觉识别飘带产生的角度变化；3、在飘带上下端点设置特定标识，避免复杂背景对轻质飘带角度检测的影响。4.机器视觉识别比人工识别及通过读数盘读数更为精准；5.机器视觉识别可实时保留数据，实时监测及示警的优点，可在工厂中风场环境异常时及时预警，比起人工检测待机时间长且更为精准。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1为本专利技术一种基于图像处理技术的风力及风向检测方法一个实施例的流程图；图2为图1中步骤S1的流程图；图3为图1中步骤S2的流程图；图4为图1中步骤S3的流程图；图5为图1中步骤S3一个实施例的流程图；图6为图1中步骤S4的流程图；图7为摄像设备和飘带的固定连接示意图；图8为轻质飘带的结构示意图。具体实施方式下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。在本专利技术的描述中，需要说明的是，术语“竖直”、“上”、“下”、“水平”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本专利技术和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本专利技术的限制。在本专利技术的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本专利技术中的具体含义。如图1-图8所示，本专利技术提出了一种基于图像处理技术的风力及风向检测方法，具体包括以下步骤：S1，竖直的轻质飘带一端固定在待测空间，所述轻质飘带的上下端点设有特定标识；步骤S1具体包括以下步骤：S101，轻质飘带的一端固定在待测位置，另一端自然垂下；S102，轻质飘带的上端点和下端点分别以颜色组合或边缘形状作为特定标识。轻质飘带的上端点以红紫黄的颜色组合作为特定标识，其下端点以绿褐蓝的颜色组合作为特定标识。由于角度的测算是以摄像头检测到的飘带上下端点为依据的，如果是简单飘带，不加标注的话，极其容易与背景图像重合，所以需要使用特殊图像的标注，上端点“红紫黄”、下端点“绿褐蓝”，一般情况下这样的颜色组合是不容易与背景颜色重合的，即使用这样的标注方式可以提高上下端点识别的精确度，不易产生误差。轻质飘带的颜色组合如下表所示：实施例中文本描述上下端点的颜色可用表中代号表示，非实施例中描述也可用代号表示，但不局限于此几种颜色，其他与背景颜色不重合和的颜色组合也可以。S2，使用正对轻质飘带的摄像设备采集轻质飘带的视频，从视频中抽帧得到采样图像；步骤S2具体包括以下步骤：S201，摄像设备的中轴线与轻质飘带的垂直于地面时的中心线位于同一平面，摄像头设备的中轴线轻质飘带自然垂直于地面时(无风环境下)所确定的平面与轻质飘带飘动的平面垂直(横向风引起的轻质飘带飘动可近似看作在一个二维平面内运动)；S202，使用摄像设备采集轻质飘带设定时间的视频；S203，从视频中抽取大于设定阈值数量(3000，尽可能多采集)的采样图像，S3，基于图像处理技术对采样图像进行处理，将处理后的采用图像输入目标检测模型并进行模型迭代训练；步本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于图像处理技术的风力及风向检测方法，其特征在于，具体包括以下步骤：/nS1，竖直的轻质飘带一端固定在待测空间，轻质飘带的上下端点均设有特定标识；/nS2，使用正对轻质飘带的摄像设备采集轻质飘带的采样图像；/nS3，基于图像处理技术对采样图像进行处理，将处理后的采用图像输入目标检测模型并进行模型迭代训练；/nS4，获取轻质飘带的实时图像，在图像中标注垂直线段，将图像输入训练后的目标检测模型，检测并计算图像中轻质飘带上下端点的向量，作为评估风向的指标，计算轻质飘带上下端点的向量与垂直线段之间的夹角，作为评估风力的量化指标。/n

【技术特征摘要】
1.一种基于图像处理技术的风力及风向检测方法，其特征在于，具体包括以下步骤：
S1，竖直的轻质飘带一端固定在待测空间，轻质飘带的上下端点均设有特定标识；
S2，使用正对轻质飘带的摄像设备采集轻质飘带的采样图像；
S3，基于图像处理技术对采样图像进行处理，将处理后的采用图像输入目标检测模型并进行模型迭代训练；
S4，获取轻质飘带的实时图像，在图像中标注垂直线段，将图像输入训练后的目标检测模型，检测并计算图像中轻质飘带上下端点的向量，作为评估风向的指标，计算轻质飘带上下端点的向量与垂直线段之间的夹角，作为评估风力的量化指标。


2.根据权利要求1所述的基于图像处理技术的风力及风向检测方法，其特征在于，步骤S1具体包括以下步骤：
S101，轻质飘带的一端固定在待测位置，另一端自然垂下；
S102，轻质飘带的上端点和下端点分别以颜色组合作为特定标识。


3.根据权利要求2所述的基于图像处理技术的风力及风向检测方法，其特征在于，步骤S102中，轻质飘带的上端点以颜色组合作为特定标识，其下端...

【专利技术属性】
技术研发人员：武晋安，石钟琦，
申请(专利权)人：北京大熊座科技有限公司，
类型：发明
国别省市：北京;11