基于边缘检测算法的坡面薄层水流深度测量系统研制

摘要

为了准确高效地测定坡面薄层水流断面位置上的水深,该研究利用“一”字线激光器、高分辨率工业摄像机获取激光线边缘像素点坐标数据,基于Python语言与OpenCV计算机视觉库进行边缘检测算法编程,通过分析、计算薄层水流表面激光线偏移量与水深间的函数关系,构建坡面薄层水流深度测量系统,并利用人工测量方法(测针法与染色法)对该系统测定结果的精确性与稳定性进行验证。结果表明,坡面薄层水流深度测量系统对标准水深进行标定的变异系数均值为6.64%,具有较高的稳定性;在光滑床面上的测定结果与人工测量方法相比,相对均方差误差、平均相对误差与平均绝对误差均不超过0.2,水深测量系统与测针法、染色法对比所得纳什效率系数分别达到了0.922与0.972,说明水深测量系统与人工测量方法具有较好的一致性与相关性,能够满足定床测量坡面薄层水流深度的需求,在坡面水动力学研究中具有较好的应用前景。