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1、非接触方法测定河道水面表层流速本文提取RGB彩色模型信息组成特征向量；提出一种具体算法及实施方法，并将该模型应用于水表层流速试验。关键词：流速测定；颜色模型 1引言 河道流速监测是水文、防洪工作的重要组成部分。其中，河道水流表面流速监测（以下称表面流速）是计算河道平均流速的方法之一。河道表面流速的测定，对于在宽河道、水流急、防洪决策紧张时，提高决策的准确度具有重要意义。防洪期间随时要监测某一河道、某一断面流速时，原有设备操作难，对操作人员下水操作危险性大，导致一系列问题，因此，研究开发一种随时架设设备、不用下水即可测定河道表面流速的自动化设备及精确的计算方法
2、是十分必要的。 本文提出的非接触方法，是通过CCD设备在自动控制基础上，获取相关图形，通过RGB颜色模型信息，采用神经X络技术（ANN）相结合，来研究河道流速的测定方法；具体提出一种设备的架设方法、计算方法及精度分析方法，为更全面地开展河道表面流速测定提供技术支撑。 2图像设备架设及数据的采集方法 自行开发研制的图像采集自动控制装置由CCD面阵照像机、图像获取及转换电路、计算机等组成，其可完成高点阵地RGB图像、通过程序控制实现不同时刻图像获取、存储及传输，并记录其它相关信息。在自然光照条件下，使镜头距地面H米，垂直拍摄河道水面表层流速方向图像。具体布置如
3、下图（1）（2），实验时，同一断面测量时要保证固定焦距、固定广角等指标，以保证所摄取的图像具有相同的初始条件，确保图片的基本参数结果的一致性。 像机通过设备控制，在T1时刻内获得图片P1，在T2时刻内获得图片P2，获取N（>=2）组照片,且要求T(i)-T(i-1)=Dt满足一定要求。俯视布置图片中，L1是G1G2二个固定可见（相机能分辨的，以下同）标识物之间距离、L2是相机G0到G1G2的垂直距离、G0是专用照相机、B1是可识别漂浮体。 3水面中可视漂浮体的确定 河道中的水流是因汇流形成的，一定带有漂浮物。漂浮物在照片内将形成固定的形状，当漂浮
4、物在照片内成像后，就确定为可视漂浮体。同一照片内可能有多个漂浮体，通过对形成的多组照片进行图像颜色分析及提取，在河道监测位置取最可信任的一个为计算参照漂浮体。 4图像颜色研究及特征漂浮体的提取 常用的颜色模型可分为两大类：1）是表征颜色物理特征的模型，即模型；2）是面向用户的颜色模型，即模型。与其它颜色模型相比，两者简单直观，易于区分颜色。 颜色模型通过改变三基色、、的数量，用颜色方程表示混合后的颜色。任何一种颜色都可以由这三种颜色产生并且三种颜色的组合是唯一的。 对、、进一步归一化，令 (1) 、、称为色度坐标或相对色系数。显然，因此只有两个坐标是
5、独立的。 在图像颜色提取时，首先对这组照片进行白平衡处理。处理后的照片用RGB模型，通过神经X络计算方法，将漂浮体在照片内由程序自动勾画出来。将会发现确定的漂浮体在不同照片内的位置不同，说明水流在流动。5河道流速的计算及误差分析5.1流速计算通过程序控制照相机拍摄的照片时间间隔设定为dt(秒)，以形同的间隔连续拍摄5张照片P1,P2,P3,P4,P5,分辨率为(1024X768)。通过计算可获得点阵坐标G1(x1,y1)，G2(x2,y2)及分别在5张照片上B1漂浮物的点阵坐标B(x1,y1),B(x2,y2),B(x3,y3),B(x4,y4),B(x5,y
6、5)。B1漂浮物的四段点阵流速分别为：DV1=((x2-x1)2+(y2-y1)2)0.5/dtDV2=((x2-x1)2+(y2-y1)2)0.5/dt(2)DV3=((x2-x1)2+(y2-y1)2)0.5/dtDV4=((x2-x1)2+(y2-y1)2)0.5/dt 通过递差方法，计算照片不同位置点像素代表的实际长度，定义为像素距，用K表示。对应B1漂浮物在5张照片上的像素距分别为k(x1,y1),k(x2,y2),k(x3,y3),k(x4,y4),k(x5,y5)。 各点实际流速为: V1=DV1*(k(x1,y1)+k(x2,y2),
7、)/2； V2=DV2*(k(x3,y3)+k(x2,y2),)/2；(3) V3=DV3*(k(x4,y4)+k(x3,y3),)/2； V4=DV4*(k(x5,y5)+k(x4,y4),)/2；最后取得平均流速为V=(V1+V2+V3+V4)/4,代表B漂浮物的平均流速。5.2流速误差分析以1024X768点阵照片为例，G1G2两点间的距离为L1设定为1000cm,在照片上的点阵个数为1000点阵，因此每个点阵代表实际长度为1cm。实际漂浮物以0.5m/s时运行时，dt=1秒获取照片，最大表面流速误差为1/50/dt=2%,因此误差
8、较小，精度较高。6结论
