河流泥沙图像获取系统的研究

针对目前水流泥沙含量测定时,所需测量周期长,检测过程繁琐、水文工作人员取样过程劳动强度大,并且不利于含沙量数据的连续测量与实时检测的现状,提出了一种利用在线技术获取中小河流截面视频图像,进行水文含沙量分析研究的方法。这种方法首先需要获取河流泥沙图像。我们对河流泥沙图像获取进行了分析,提出一种装置设计方案,在实验室通过实验可让泥沙成薄层流过获取图像,为进一步研究提供了经验和条件。     

河流泥沙图像获取装置的研制

针对水流泥沙含量的测定,所需测量周期长,检测过程繁琐、水文工作人员取样过程劳动强度大,并且不利于含沙量数据的连续测量与实时检测的现状,提出了一种利用在线技术获取中小河流截面视频图像,进行水文含沙量分析研究的方法.这种方法首先需要获取河流泥沙图像.我们研究制作了一种河流泥沙图像获取装置,该装置可让泥沙成薄层流过磨砂玻璃面,光线均匀,可以提供适合图像处理的图像.     

基于小波算法的中小河流泥沙含量检测研究

利用计算机图像处理技术,对河流泥沙含量进行在线检测.利用水下摄像方法 摄取过流断面影像信息素材后,利用小波算法对图像进行处理和分析,测量水体中泥沙颗粒的个数、每一泥沙颗粒形状和尺寸,进而得到水体中泥沙颗粒的总体积、总重量和单位体积的泥沙重,即河流在该点的含沙量.该方法 将计算机图像识别技术与中小河流泥沙监测有机的结合起来,达到准确、动态、实时、在线跟踪河流泥沙含沙量的效果,为中小河流泥沙含沙量的检测开辟了新途径.     

悬移质含沙量的比热容测量方法

总结分析悬移质含沙量测量方法的代表性成果,评述各种测沙方法的适用性和突出优缺点。在此基础上,提出基于比热容原理测量含沙量的方法。该方法利用改制的比热容测量仪测定不同含沙量水体的比热容,建立含沙量与比热容之间的相互关系,进而通过测量浑水的比热容来确定水体含沙量。研究结果表明：水体含沙量与浑水比热容呈明显的负线性关系,可采用测量浑水比热容的方法来确定水体的含沙量;含沙量的测量精度与浑水比热容的测量精度密切相关。该方法从热学的角度研究水体的含沙量,旨在为泥沙动力学的研究提供新思路。     

黄河泥沙含量对磷迁移过程的影响研究

磷是我国河流主要污染物质之一,泥沙含量对磷的迁移过程具有重要影响,但针对磷在沉积物-水界面的迁移机制理解尚不完全．黄河作为典型的高含沙量和高磷负荷河流,对于磷在河流介质的迁移过程具有重要研究意义．在2019 年10 月份选取黄河沿程18 个水样采集点位和2 个沉积柱采集点位,对水样含沙量、总磷含量（TP）和沉积物样磷形态含量（Ca-P、Fe/Al-P、OP）进行测量,结合2000—2019 年黄河主要水文站实测输沙量、含沙量、泥沙粒径数据进行分析．从时空尺度上,尽管中游河段输沙量近20 年呈显著下降趋势,但下游输沙量仍保持稳定,下游前段水体含沙量呈上升趋势．将水体含沙量与TP 含量进行协同分析,下游河段水体含沙量同TP 含量呈相反变化规律．对泥沙粒径进行分析,冲刷作用导致较大粒径沉积物再悬浮,这一过程对磷的迁移具有重要影响．对沉积物磷形态进行分析,IP 为黄河流域沉积物磷主要赋存形态,Ca-P 是IP 的主要赋存形态．研究认为,当流速慢时,水体泥沙含量低,沉积物再悬浮作用弱,Fe/Al-P 在沉积物-水界面迁移. 当流速快时,水体泥沙含量高,沉积物再悬浮作用强,下游地区沉积物和悬浮颗粒物成为磷汇．      

甬江和口外金塘水道水沙特性及悬沙输移分析

根据甬江和口外金塘水道2010年7月实测水文泥沙资料,对水动力、泥沙特性和悬沙输移进行了分析。结果表明,在甬江口及其附近水域潮差较小,潮流强,呈往复流;甬江河道自上游向下游含沙量逐渐增大,金塘水道北部水域含沙量大于南部水域,泥沙主要来自北部的长江口及杭州湾。     

基于小波神经网络的水库泥沙预测

针对水沙机理复杂,水文预报中泥沙难以预测的问题,将小波神经网络应用到水库入库含沙量、泥沙淤积量预测,计算简便,预测结果可为水库短期调度运行和长期运行管理提供依据.采用梯度修正法修正网络权值和小波基函数参数,通过分析影响水库入库含沙量、泥沙淤积量的主要因素,分别建立小波神经网络预测模型.以某水库为例,对其入库含沙量及泥沙淤积量进行了预测.与实测结果的对比分析表明,预测结果的确定性系数分别达到0.70及0.97,且入库含沙量的预测结果较BP神经网络预测结果好.该方法预测精度较高且计算方便.     

基于B超成像的低含沙量测量

提出了一种利用B超成像技术来测量含沙水流中低含沙量及其垂线分布的新方法.该方法利用B超仪对水中悬浮沙粒直接进行成像,得到水中沙粒的光斑图像信号.提取和分析图像信号的特征量,结果表明特征量沙粒光斑的像面积浓度和灰度面积浓度在一定浓度范围内与实际含沙量之间存在着良好的对应关系,利用这种关系可以实现低含沙量的测量.并讨论了沙粒粒径、材质和水流速度对测量结果的影响及其补偿方法.试验证明,该方法适合于体积浓度小于4.0‰(重量浓度约为10kg/m3以下)的低含沙量的测量,且具有直观可视、灵敏度高、实时性好、对水流无扰动等特点,特别适合河工模型试验中低含沙量的测量及其动态运移情况的分析.     

七彩万花筒

含沙量最大的河流黄河是我国第二大河,其含沙量居世界各大河流之冠,每年输入下游的泥沙达16亿吨。如果把这些泥沙筑成高、宽各1米的长堤,其长度可绕地球赤道27圈。黄河每年带走的氮、磷、钾肥约4000万吨。一位外国朋友说:黄河流走的不是泥沙,而是中华民族的血液;不是微血管出血,而是主动脉破裂。(王么佳)     

基于GWO-ELM算法模型的水体含沙量预测

泥沙含量的演变受多种因素的影响,为了快速、准确地对水中泥沙含量进行高精度预测,为泥沙治理以及合理利用水土资源提供理论依据,提出了一种基于GWO-ELM算法模型的水体含沙量预测方法.首先,将影响泥沙含量的8种原始影响因子赋予权重,利用主成分分析(principal component analysis,PCA)法提取出4...     

基于面阵CCD的快速曝光图像采集系统

为了实现高速运动物体的高品质实时检测,提出一种基于面阵CCD的快速曝光图像采集系统的设计方法。采用VSP01M01作为驱动芯片,在外触发模式下,在同一帧图像的读出脉冲之前进行曝光,以FPGA作为图像采集系统的控制核心,完成对快速运动图像的快速采集。实验测试表明,系统具有性能稳定、数据传输实时性强、图像品质高,快门时间最快可达10-4s,充分满足了工业现场对相机采集快门速度的要求,此系统已在以直线电机为运动载体的轴承检测中实现。     

采用图像定位与轮廓检测的喷墨宽度测量算法

提出基于图像定位与轮廓检测的喷墨宽度测量算法.首先,根据图像灰度熵特征与旋转定位函数,提出基于动态阈值熵函数分割与EmguCV的产品定位算子,得到产品中心点坐标与旋转角度;然后,传递给机器人Robert,引导Robert到产品边缘喷墨上方进行局部图像采集;最后,采用大律法分割法处理喷墨边缘图像,设计基于Canny边缘检测与轮廓检测的测量算子,从而完成喷墨宽度测量.实验数据显示:与当前目标宽度测量技术相比,文中算法具有更高的测量精度与稳定性.     

基于图象技术的三维步态运动测量

提出一种三维步态运动测量方法，并介绍一个由作者开发的测量系统．该系统基于图象处理和机器视觉技术．人的步态运动学测量包括图象采集、摄象机校准、关节标志检测、空间标志中心的三维坐标重建、运动学参数和图形的计算和输出．该实验系统具有实施成本低、通用性好、测量精度高的特点．     

基于机器视觉的继电器轭铁高精度测量方法

针对1/2晶体罩继电器电磁系统中轭铁零部件尺寸难以测量的问题,设计了一种基于虚拟仪器与机器视觉技术相结合的轭铁尺寸高精度自动检测系统以解决传统人工检测精度低的不足。该系统采用Lab VIEW平台开发了基于消息队列的图像采集系统以实现轭铁图像自动采集;此外,针对轭铁采用中值滤波、二值化等图像预处理技术过滤图像噪声和干扰,然后利用Hough变换进行轭铁轮廓特征提取,结合最小二乘算法进行轭铁尺寸高精度测量。最后,利用设计的系统对轭铁进行测量,测量结果显示轭铁尺寸误差在0. 000 1～0. 004 5 mm之间、可重复测量精度高,验证了系统的有效性。     

基于欧拉微动放大的桥梁全息变形形态获取方法

与桥梁变形测量方式中测点分散布置不同,获取桥梁的全息变形行为可以有效地分析其结构变化。采用了基于相位的欧拉影像放大算法,结合视频影像非接触测量的方式,获取桥梁整体的变形形态参数,实现了桥梁全息变形的采集及放大。该方法与数字图像相关方法不同,欧拉放大算法是基于带通滤波并提取相应带通范围内的周期振动信号进行放大。该处理方式适用于桥梁结构这种具有周期性振动的变形特性。采用高速民用摄影机对实验室大跨径自锚式悬索桥缩尺模型进行定点拍摄获取数字影像信息,然后通过基于相位的欧拉影像放大算法将微小的振动形态进行可视化处理,最后利用精简边缘算子实现了桥梁结构边缘的提取。同时结合传统动态位移测量方法获取同期形态变形数据,通过对比分析结果证实了该方法的可行性,为未来利用影像手段进行全息形态获取提供了一种新方法。     

生物电阻抗复合检测及成像系统设计

根据临床应用中对疾病快速检测及定位的需求,提出了磁感应结合电阻抗的复合检测方式,利用磁感应方式无须直接接触,测量效率高.而采用加密和交叉测量的电阻抗测量方式,检测深度大,定位准确.实现了便携的一体化硬件设计,稳定的双恒流源激励,可加密的复合检测方式,交叉平面数据获取,三维图像重构成像等,通过复合电阻抗成像物理模型分析两种方式相结合后场域内电导率、分辨率、相对位置误差等,结合灵敏度关系分析该方式的特点,形成了包括精准前端采集、高效图像处理、适用范围广的软硬件系统,能够获得微弱的生理信号采集,满足床旁实时动态监测,快速医疗诊断,以及社区医疗初步筛查等需求.     

基于多尺度形态学图像的屈肘角度检测方法与实现

针对当前采用经验分析方法对曲肘的动作检测不精准的问题,提出一种基于多尺度形态学图像分析的屈肘角度检测方法.首先在多媒体视觉下进行武术动作的曲肘行为的图像采集和特征分析,然后对采集的图像采用多尺度Retinex角点筛选方法进行图像增强处理,提取图像的多尺度形态学边缘轮廓特征,实现对人体屈肘角度的特征点标定和检测.仿真结果表明,采用该方法进行武术动作中的曲肘角度检测优于经验分析方法,准确检测率高达80%以上,且稳定性好,具有较高的动作矫正指导价值.     

激光光斑测量技术研究

激光器的光束参数是表征激光性能的重要指标,设计了一套激光光斑测量控制系统,面阵CCD摄像机和图像采集卡采集激光光斑信息后,输入到计算机进行光斑图像信息的获取、能量信息的存储和图像分析等图像处理过程,从而实现激光光斑图像的高精度测量.     

采用激光线光源的焊接坡口间隙视觉检测

针对生产过程中焊件的加工装配误差、焊件热变形等因素导致的焊接坡口间隙变化从而影响焊缝质量的问题,设计基于激光线性光源的焊接坡口间隙视觉检测系统.运用LabVIEW的Vision Builder AI 3.0图像处理模块对焊接坡口间隙变化进行实时测量,实现坡口间隙变化视觉信号的图像采集和检测.实验表明,焊接坡口的检测精度和实时性可以满足焊枪姿态、焊枪摆动角度和焊接过程中焊接规范的实时修正与控制要求.     

共焦球面F-P干涉仪测量液体折射率和浓度的实验研究

以单模石英光纤为传光介质,共焦球面F-P干涉仪为传感器件,面阵分体CCD摄像机为图像接收器件设计了一套液体折射率和浓度的测量系统,对不同浓度的酒精溶液进行了测量．实验结果表明,采用该系统可以探测到10-5量级的折射率变化量,和相应的溶液浓度变化精度也为1．0×10-5,相对于传统的折射率测量方法,这种测量系统调整方便,操作简单,能够用于液体折射率和浓度变化过程的在线测量．