專利名稱：視頻圖像測(cè)量風(fēng)速方法
視頻圖像測(cè)量風(fēng)速方法技術(shù)領(lǐng)域
本發(fā)明方法涉及一種通過攝像頭傳回的關(guān)于場(chǎng)景中標(biāo)識(shí)風(fēng)轉(zhuǎn)輪的連續(xù)視頻，自 動(dòng)測(cè)量出場(chǎng)景中風(fēng)速的新方法，可適用于光照良好的自然條件下風(fēng)速測(cè)量，如草場(chǎng)寸。
背景技術(shù)：
傳統(tǒng)的風(fēng)速測(cè)量有很多種，大部分都是基于傳感器的方法熱式風(fēng)速儀，三杯 點(diǎn)渦流式傳感器，三杯光耦感應(yīng)器式傳感器。
隨著計(jì)算軟硬件的發(fā)展，利用計(jì)算機(jī)視覺方法對(duì)場(chǎng)景狀態(tài)進(jìn)行測(cè)量已發(fā)展成為 計(jì)算機(jī)視覺中的一個(gè)重要課題，計(jì)算機(jī)視覺測(cè)量已引起越來越多的學(xué)者興趣和關(guān)注。本 文就利用計(jì)算機(jī)視覺方法測(cè)量風(fēng)速一種新方法的嘗試。發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是為了通過攝像頭傳回的關(guān)于場(chǎng)景中標(biāo)識(shí)風(fēng)轉(zhuǎn)輪的連續(xù)視頻，自 動(dòng)測(cè)量出場(chǎng)景中風(fēng)速。擴(kuò)展了計(jì)算機(jī)視覺測(cè)量的應(yīng)用范圍。
本發(fā)明公開了一種利用通過攝像頭傳回的關(guān)于場(chǎng)景中標(biāo)識(shí)風(fēng)轉(zhuǎn)輪的連續(xù)視頻， 自動(dòng)測(cè)量出場(chǎng)景中風(fēng)速的新方法。
本發(fā)明涉及兩個(gè)部分
一 標(biāo)識(shí)風(fēng)速輪的制作部分如圖1所示的草圖
中間的紅色圓轉(zhuǎn)盤最好是正圓，顏色可以是圖片的，但要求圖場(chǎng)景中的大部分 顏色不同，最好是紅色，這樣再利用圖像處理方法的時(shí)候可以不考慮光照帶來的陰影的 影響；
紅色圓盤上的黑色部分，不一定非要黑色，但要求與圓轉(zhuǎn)盤的顏色有明顯的圖 片，本文中選用黑色。
剩下的部分沒有特別的要求，只是按照樣子做就可以了。
二數(shù)字圖像處理與計(jì)算部分在測(cè)量風(fēng)速的過程中，首先通過攝像頭拍攝 場(chǎng)景中標(biāo)識(shí)風(fēng)轉(zhuǎn)輪，取得連續(xù)的視頻圖像。然后讀取視頻圖像中的每一幀，對(duì)每一幀 進(jìn)行二值化、梯度化處理取得輪廓線、取得最大輪廓線并對(duì)最大輪廓線進(jìn)行擬合橢圓、 得到橢圓的中心myCenter(midX、midY)、長(zhǎng)短軸Iengthh和width、再取得橢圓上的 黑色標(biāo)識(shí)部分、算出其中心坐標(biāo)點(diǎn)center (nextX, nextY)、由上一幀計(jì)算出的中心點(diǎn) center(fristX, fristY)計(jì)算兩幀旋轉(zhuǎn)的夾角，由此算出角速度，進(jìn)而算出風(fēng)速。
本發(fā)明方法的條件和步驟如下
1.所需設(shè)備待校正的成像系統(tǒng)，普通PC機(jī)，標(biāo)識(shí)的風(fēng)轉(zhuǎn)輪；其中成像系統(tǒng)可 以是相機(jī)或攝像機(jī)等(本文采用的是攝像頭)；
2.實(shí)現(xiàn)步驟
本發(fā)明方法(010)部分，圖像的預(yù)處理，得到輪廓線。具體步驟如下
步驟011:取當(dāng)前一幀，對(duì)圖像中滿足“紅色”的像素點(diǎn)取為“255”、否則為 “0”，這樣得到如圖2所示的二值化的圖像。
步驟012:去二值化后的圖像，對(duì)其進(jìn)行梯度運(yùn)算，得到梯度圖、并提出所有 的輪廓線，如圖3所示的結(jié)果；
本發(fā)明方法(020)部分，取得最大輪廓線并對(duì)其進(jìn)行擬合橢圓，同時(shí)得到橢圓 的參數(shù)。然后取得橢圓區(qū)域的黑色標(biāo)記部分。具體步驟如下
步驟021:取得最大輪廓線上的所有坐標(biāo)點(diǎn)，帶入橢圓的一般方程 ax2+by2+Cxy+dx+ey = 1 ；利用最小二乘，擬合計(jì)算出各個(gè)系數(shù)。
步驟022:在橢圓區(qū)域內(nèi)，對(duì)圖像中滿足“黑色”的像素點(diǎn)取為“255”、否則 為 “0”，
本發(fā)明方法(030)部分，計(jì)算出本幀與前幀的旋轉(zhuǎn)夾角，具體步驟如下
步驟C031:計(jì)算橢圓區(qū)域“黑色”部分的中心坐標(biāo)點(diǎn)center (nextX、nextY), 由上一幀計(jì)算出的中心點(diǎn)center (fristX、fristY)、橢圓的中心點(diǎn)myCenter (midX、 midY)，計(jì)算兩幀旋轉(zhuǎn)的夾角，由此算出角速度。
有益效果
本發(fā)明的目的是提供一種能夠通過計(jì)算機(jī)視覺計(jì)算風(fēng)速的新方法。其優(yōu)點(diǎn)在于 采用數(shù)字圖像處理技術(shù)，方法靈活，易于實(shí)現(xiàn)，成本較低；同時(shí)使用該方法簡(jiǎn)單通用， 對(duì)于任意相機(jī)或攝像機(jī)，任意分辨率的圖像都可使用。


圖1標(biāo)識(shí)風(fēng)轉(zhuǎn)輪的示意圖
圖2圓轉(zhuǎn)盤部分的二值化結(jié)果
圖3輪廓的提取示意圖(藍(lán)色標(biāo)記部分
) 圖4對(duì)最大輪廓線的擬合橢圓
圖5對(duì)圓轉(zhuǎn)盤上的標(biāo)記的提取結(jié)果
圖6程序處理流程圖
權(quán)利要求
1.本發(fā)明的目的是為了通過攝像頭傳回的關(guān)于場(chǎng)景中標(biāo)識(shí)風(fēng)轉(zhuǎn)輪的連續(xù)視頻，自動(dòng) 測(cè)量出場(chǎng)景中風(fēng)速。本發(fā)明公開了一種利用通過攝像頭傳回的關(guān)于場(chǎng)景中標(biāo)識(shí)風(fēng)轉(zhuǎn)輪的 連續(xù)視頻，自動(dòng)測(cè)量出場(chǎng)景中風(fēng)速的新方法。其中系統(tǒng)主要由標(biāo)識(shí)風(fēng)速輪，PC機(jī)，待校 正的成像系統(tǒng)組成。(我們采用的標(biāo)識(shí)風(fēng)速輪由自己制作，如圖1) 本發(fā)明方法步驟如下 1.實(shí)現(xiàn)步驟本發(fā)明方法(010)部分，圖像的預(yù)處理，得到輪廓線。具體步驟如下 步驟011:取當(dāng)前一幀，對(duì)圖像中滿足“紅色”的像素點(diǎn)取為“255”、否則為 “0”，這樣得到如圖2所示的二值化的圖像。步驟012:去二值化后的圖像，對(duì)其進(jìn)行梯度運(yùn)算，得到梯度圖、并提出所有的輪 廓線，如圖3所示的結(jié)果；本發(fā)明方法(020)部分，取得最大輪廓線并對(duì)其進(jìn)行擬合橢圓，同時(shí)得到橢圓的參 數(shù)。然后取得橢圓區(qū)域的黑色標(biāo)記部分。具體步驟如下步驟021 取得最大輪廓線上的所有坐標(biāo)點(diǎn)，帶入橢圓的一般方程 axA2+byA2+cxy+dx+ey+f = 0 ；利用最小二乘，擬合計(jì)算出各個(gè)系數(shù)。步驟022:在橢圓區(qū)域內(nèi)，對(duì)圖像中滿足“黑色”的像素點(diǎn)取為“255”、否則為 "0，，,本發(fā)明方法(030)部分，計(jì)算出本幀與前幀的旋轉(zhuǎn)夾角，具體步驟如下 步驟C031:計(jì)算橢圓區(qū)域“黑色”部分的中心坐標(biāo)點(diǎn)center(nextX、nextY),由上 一幀計(jì)算出的中心點(diǎn)center (fristX、fristY)、橢圓的中心點(diǎn)myCenter(midX、midY)，計(jì)算兩幀旋轉(zhuǎn)的夾角，由此算出角速度。
全文摘要
本發(fā)明方法涉及一種通過攝像頭傳回的關(guān)于場(chǎng)景中標(biāo)識(shí)風(fēng)轉(zhuǎn)輪的連續(xù)視頻，自動(dòng)測(cè)量出場(chǎng)景中風(fēng)速的新方法，可適用于光照良好的自然條件下風(fēng)速測(cè)量，如草場(chǎng)等。隨著計(jì)算軟硬件的發(fā)展，利用計(jì)算機(jī)視覺方法對(duì)場(chǎng)景狀態(tài)進(jìn)行測(cè)量已發(fā)展成為計(jì)算機(jī)視覺中的一個(gè)重要課題，計(jì)算機(jī)視覺測(cè)量已引起越來越多的學(xué)者興趣和關(guān)注。本文就利用計(jì)算機(jī)視覺方法測(cè)量風(fēng)速一種新方法的嘗試。本發(fā)明的目的是為了通過攝像頭傳回的關(guān)于場(chǎng)景中標(biāo)識(shí)風(fēng)轉(zhuǎn)輪的連續(xù)視頻，自動(dòng)測(cè)量出場(chǎng)景中風(fēng)速。擴(kuò)展了計(jì)算機(jī)視覺測(cè)量的應(yīng)用范圍。本發(fā)明公開了一種利用通過攝像頭傳回的關(guān)于場(chǎng)景中標(biāo)識(shí)風(fēng)轉(zhuǎn)輪的連續(xù)視頻，自動(dòng)測(cè)量出場(chǎng)景中風(fēng)速的新方法。
文檔編號(hào)G01P5/06GK102023231SQ20101026753
公開日2011年4月20日 申請(qǐng)日期2010年8月31日 優(yōu)先權(quán)日2010年8月31日
發(fā)明者傅博, 李文輝, 齊剛 申請(qǐng)人:吉林大學(xué)