基于图像智能识别的河流流量计算方法

图书标准信息

• 作者 陈华
• 出版社 电子工业出版社
• 出版时间 2022-03
• 版次 1
• ISBN 9787121431869
• 定价 99.00元
• 装帧 其他
• 页数 128页

【内容简介】

河流流量数据在国民经济发展领域和工程科学研究领域都有至关重要的作用和价值。本书详细介绍基于图像智能识别的河流流量监测与计算方法，深入研究基于时空影像法的测流方法，通过开展水文学、数字影像处理、摄影测量学、工程测量学等多学科交叉研究，从多方面开展时空影像法中关键步骤及核心算法的优化工作，研究适用于不同测量环境的河流流量计算方法，设计和实现了基于时空影像法的武大AiFlow视频测流系统，以提高流量监测工作的准确性和效率。本书可为传统流量测验提供全新的流量在线测量解决方案，为流域动态化、信息化、智能化管理及水文现代化发展提供重要的技术支撑。本书可供水利领域的管理人员、科研人员、工程技术人员和水利类专业在校学生阅读。

【作者简介】

陈华，福建建瓯人，教授，博士生导师，武汉大学智慧水业研究所副所长，中国水利学会、气象学会水文气象专业委员会委员，挪威奥斯陆大学、丹麦科技大学和美国伊利诺伊大学香槟分校访问学者。主要从事变化环境下流域与城市径流模拟、水利信息化(智慧水利、人工智能、大数据应用、GIS和RS应用)、视频测水位流量产品研发等方面的研究，已经完成多项国家自然科学基金面上项目、十一五科技支撑计划、十三五重点研发和社会服务项目等科研课题，发表学术论文100多篇，其中SCI和EI论文30多篇，软件著作权10余项，国家发明专利6项，并获省部级科技进步奖一等奖3项，省部级二等奖1项。

【目录】

第１章  绪论1

1.1  流量监测方式及其重要性1

1.2  水位监测技术2

1.2.1  接触式水位监测技术2

1.2.2  非接触式水位监测技术3

1.3  河道流速测量方法5

1.3.1  常规流速测量方法5

1.3.2  微波雷达流速测量7

1.3.3  声学时差法流速测量9

1.3.4　图像法流速测量10

1.4  河道流量计算方法13

1.5  本书主要科学问题、创新点与意义15

第2章  基于时空影像法的河道表面流速计算17

2.1  天然河流的流速分布规律17

2.1.1  流速的横向分布17

2.1.2  流速的垂直分布18

2.2  时空影像法原理20

2.3  时空影像法应用22

2.3.1  时空图像合成22

2.3.2  纹理角识别23

2.4  表面流速求解24

2.4.1  测速线长度求解24

2.4.2  测速线流速求解25

2.5  本章小结26

第3章  基于图像智能识别的水位监测方法27

3.1  概述27

3.1.1  水位的作用与意义27

3.1.2  基于图像识别的水位监测28

3.2  经典图像分割方法在水位识别中的应用29

3.2.1  基于算子的边缘识别分割30

3.2.2  基于偏微分方程的图像分割30

3.3  卷积神经网络32

3.3.1  神经网络简介32

3.3.2  卷积神经网络的基本结构35

3.3.3  UNet网络结构36

3.3.4  参数学习方法37

3.4  随机场理论38

3.4.1  背景介绍38

3.4.2  概率图模型39

3.4.3  条件随机场模型41

3.4.4  平均场近似与参数学习43

3.5  案例研究45

3.5.1  神经网络训练45

3.5.2  水位监测47

3.6  本章小结52

第4章  基于时空影像法的河流流量计算53

4.1  指标率定法54

4.1.1  虚流量计算54

4.1.2  率定指标选取56

4.1.3  关系曲线确定57

4.2  概率概念法59

4.2.1  流速关系建立59

4.2.2  表面流速获取62

4.2.3  断面流量计算63

4.3  表面流速系数法64

4.3.1  表面流速系数选取64

4.3.2  断面流量计算67

4.4  本章小结67

第5章  河道表面流速与流量比测试验69

5.1  崇阳（二）水文站试验69

5.1.1  测站概况69

5.1.2  试验内容70

5.1.3  试验方法与步骤71

5.1.4  试验结果72

5.2  陶岔站水文站试验78

5.2.1  测站概况78

5.2.2  试验内容与结果78

5.3  七里街（二）水文站试验83

5.3.1  测站概况83

5.3.2  试验内容与结果84

5.4  长科院沌口科研基地试验85

5.4.1  基地概况85

5.4.2  试验内容与结果86

5.5  分析与讨论89

5.5.1  表面流速89

5.5.2  断面流量90

第6章  视频流量监测系统设计研究91

6.1  视频流量监测系统总体设计91

6.2  视频流量监测系统的硬件集成设计93

6.3  视频流量监测系统软件设计与实现95

6.4  视频流量监测系统应用案例96

6.4.1  武大AiFlow简介96

6.4.2  系统特点综述98

6.4.3  张家山水文站武大AiFlow测流试验结果99

6.4.4  贵阳（三）水文站武大AiFlow测流试验结果101

6.4.5  麦穰水文站武大AiFlow视频测流试验结果104

6.5  本章小结106

参考文献108