专利名称：一种基于双摄像机视场拼接的大尺度粒子图像测速系统的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种水面图像拼接的流场分析系统，特别适用于大尺度河流表面流场分析领域。
背景技术：
大尺度粒子图像测速(LSPIV)以 流动可视化为基础，通过视觉测量的方式获取天然尺度下河流的多种定量信息，特别是洪水期间精确的流速、流场、时序信息以及总径流变化速率的高分辨率估计，可为河流水文学、河流地貌学以及河流生态学的研究提供重要依据。在水害监测、监控领域，往往需要实时获知视场广阔的现场全景图像信息，单一的摄像头只能观测到大尺度河流的一个狭小的场景信息，无法满足观察到整个河面流域的需求，不利于对水害的监测和控制。随着计算机技术的发展，摄像头性能成倍提高、成本日益降低，虽然可以采用多个摄像头采集场景信息，但这些摄像头只能采集到其探测范围内的场景信息，仍然缺乏全局信息。因此需要一种对各个摄像头采集的多个视频图像进行拼接处理的大尺度粒子图像测速系统。
实用新型内容本实用新型所要解决的技术问题在于提供一种基于双摄像机视场拼接大尺度粒子图像测速系统，能够实时、准确实现水面图像拼接，便于获取大尺度水面的全局信息。为了解决上述问题，本实用新型采用如下解决方案—种基于双摄像机视场拼接的大尺度粒子图像测速系统，其特征在于由第一视频采集电路I、第二视频采集电路2，电源电路3、USB微控制器电路4及图像拼接模块5构成，电源电路3的输出端分别接第一、第二视频采集电路I、2及USB微控制器电路4的电源输入端，第一、第二视频采集电路1、2的信号输出端分别接USB微控制器电路4的信号输入端，第一、第二视频采集电路1、2的信号输入端分别接USB微控制器电路4的信号输出端，USB微控制器电路4将视频信号输出到上位机的图像拼接模块5进行处理。本实用新型的双摄像机视场拼接大尺度粒子图像测速系统，使用两个130万像素0V9620视频传感器，同时采集两路视频信号，拼接后的图像可以达到两百万像素以上，视场可以覆盖整个河流;USB微控制器基于CY7C68013A的单片机系统，控制图像信号的采集与传输；供电灵活，可采用USB供电或干电池供电整个系统结构简单，便于扩展。系统将图像拼接技术与粒子图像测速技术相结合，实现了水面图像拼接并分析水面流场的系统，得到水面流域的矢量流场，根据流体力学模型，由水面流场，测算出河域流量。
以下结合附图
和具体实施方式
来详细说明本实用新型。[0010]图I为双摄像机大尺度粒子图像测速系统模块框图；图2为第一、第二视频采集电路电原理图；图3为电源电路和USB微控制器电路电原理图；图4为图像拼接模块工作流程图。
具体实施方式
为了使本实用新型使用的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体图示，进一步阐述本实用新型。如图I所示，为双摄像机大尺度粒子图像测速系统模块框图，由第一视频采集电路I、第二视频采集电路2，电源电路3、USB微控制器电路4及图像拼接模块5构成，电源电路3的输出端分别接第一、第二视频采集电路I、2及USB微控制器电路4的电源输入端，第 一、第二视频米集电路1、2的信号输出端分别接USB微控制器电路4的信号输入端,第一、第二视频采集电路1、2的信号输入端分别接USB微控制器电路4的信号输出端，USB微控制器电路4将视频信号输出到上位机的图像拼接模块5进行处理。图2为视频采集电路电原理图。第一、第二视频采集电路1、2均由0V9620传感器电路和24MHz有源晶振电路组成，USB微控制器电路4是基于CY7C68013A的单片机系统。第一、第二视频采集电路1、2中传感器0V9620的XCLKl分别接晶振电路X0-523BE24M的输出端XCL24M ;第一视频采集电路I中传感器0V9620 (即Ul)的D2、D3、D4、D5、D6、D7、D8、D9 分别接 CY7C68013A 的 PB0、PB1、PB2、PB3、PB4、PB5、PB6、PB7 ;第一视频采集电路I中传感器0V9620的VSYNC、HERF分别接CY7C68013A的PAO、RDYO ;第一视频采集电路 I 中传感器 0V9620 的 SCCB_E、SCI0_C、SCI0_D 分别接 CY7C68013A 的 PEO、PEUPE2 ;第二视频采集电路2中传感器0V9620 (即U2)的D2、D3、D4、D5、D6、D7、D8、D9分别接CY7C68013A 的 PD0、PD1、PD2、PD3、PD4、PD5、PD6、PD7 ;第二视频采集电路 2 中传感器 0V9620的VSYNC、HERF分别接CY7C68013A的PA1、RDYl ;第二视频采集电路2中传感器0V9620的SCCB_E、SCI0_C、SCI0_D 分别接 CY7C68013A 的 PEO、PEI、PE2。图3为电源电路和USB微控制器电路电原理图；电源部分由两个AS1117将5V分别转成3. 3V和2. 5V，连接到对应的VCC0电源部分还包括由C52、C53、C54、C55、C56、C57、C58 组成的滤波网络。CY7C68013A 的 PE4 接 LED 指示灯 D3，CY7C68013A 的 DMINUS、DPLUS分别接787834-1的D-、D+，通过USB与上位机电脑连接。图4为图像拼接模块工作流程图。视频拼接模块，首先从摄像头采集的视频中抓取同步帧，得到同一时刻拍摄的两幅图像，然后通过在SIFT提取图像特征点并匹配的基础上，通过优化的随机采样一致性算法过滤匹配点，并用过滤后的匹配点求解对应图像间单应性矩阵初值，然后利用L-M算法优化单应性矩阵对图像进行拼接；最后通过改进线性加权函数法进行图像融合，很好地解决了接缝问题，实现图像拼接处的平滑过渡。本实用新型的双摄像机视场拼接大尺度粒子图像测速系统，将图像拼接技术与粒子图像测速技术相结合，实现了水面图像拼接并分析水面流场的系统，得到水面流域的矢量流场，根据流体力学模型，由水面流场，测算出河域流量。以上显示和描述了本实用新型的基本原理、主要特征和主要优点。本行业的技术人员应该了解，本实用新型不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本实用新型的原理，在不脱离实用新型精神和范围的前提下本实用新型还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本实用新型范围内。本实用新型要求保护范围 由所附的权利要求书及其等同物界定。
权利要求1.一种基于双摄像机视场拼接的大尺度粒子图像测速系统，其特征在于由第一视频采集电路(I)、第二视频采集电路(2)，电源电路(3)、USB微控制器电路(4)及图像拼接模块(5)构成，电源电路(3)的输出端分别接第一、第二视频采集电路(1、2)及USB微控制器电路(4)的电源输入端，第一、第二视频采集电路(1、2)的信号输出端分别接USB微控制器电路(4)的信号输入端，第一、第二视频采集电路(1、2)的信号输入端分别接USB微控制器电路(4)的信号输出端，USB微控制器电路(4)将视频信号输出到上位机的图像拼接模块(5)进行处理。
2.根据权利要求I所述的基于双摄像机视场拼接的大尺度粒子图像测速系统，其特征在于所述电源电路(3)包括一个将5V转换为3. 3V的电源转换模块和一个将5V转换为2. 5V的电源转换模块。
3.根据权利要求I所述的基于双摄像机视场拼接的大尺度粒子图像测速系统，其特征在于第一、第二视频采集电路(1、2)均由0V9620传感器电路和24MHz有源晶振电路组成，USB微控制器电路(4)是基于CY7C68013A的单片机系统。
4.根据权利要求3所述的基于双摄像机视场拼接的大尺度粒子图像测速系统，其特征在于第一、第二视频采集电路(1、2)中传感器0V9620的XCLKl分别接晶振电路X0-523BE24M的输出端XCL24M ;第一视频采集电路中传感器0V9620的D2、D3、D4、D5、D6、D7、D8、D9 分别接 CY7C68013A 的 PB0、PB1、PB2、PB3、PB4、PB5、PB6、PB7 ;第一视频采集电路中传感器0V9620的VSYNC、HERF分别接CY7C68013A的PAO、RDYO ;第一视频采集电路中传感器 0V9620 的 SCCB_E、SCIO_C、SCIO_D 分别接 CY7C68013A 的 PEO、PEl、PE2 ;第二视频采集电路中传感器 0V9620 的 D2、D3、D4、D5、D6、D7、D8、D9 分别接 CY7C68013A 的 PDO、PD I、PD2, PD3, PD4, PD5, PD6, PD7 ;第二视频采集电路中传感器0V9620的VSYNC、HERF分别接CY7C68013A 的 PA1、RDYl ;第二视频采集电路中传感器 0V9620 的 SCCB_E、SCIO_C、SCIO_D分别接 CY7C68013A 的 PEO、PEI、PE2 ；CY7C68013A 的 PE4 接 LED 指示灯 D3, CY7C68013A 的DMINUS、DPLUS分别接787834-1的D_、D+，通过USB与上位机电脑连接。
专利摘要本实用新型公开一种基于双摄像机视场拼接的大尺度粒子图像测速系统，其特征在于由第一视频采集电路(1)、第二视频采集电路(2)，电源电路(3)、USB微控制器电路(4)及图像拼接模块(5)构成，电源电路(3)的输出端分别接第一、第二视频采集电路(1、2)及USB微控制器电路(4)的电源输入端，第一、第二视频采集电路(1、2)的信号输出端分别接USB微控制器电路(4)的信号输入端，第一、第二视频采集电路(1、2)的信号输入端分别接USB微控制器电路(4)的信号输出端，USB微控制器电路(4)将视频信号输出到上位机的图像拼接模块(5)进行处理。该实用新型用双摄像机取代了单摄像机，结合图像拼接技术，解决了单摄像机小视角的缺点，准确度高，结构简单和良好的扩展性。
文档编号H04N5/262GK202512133SQ20122012334
公开日2012年10月31日 申请日期2012年3月29日 优先权日2012年3月29日
发明者张振, 徐立中, 贾浪, 陈哲 申请人:河海大学