一种基于图像识别的透光流体速度测定系统和方法与流程

本申请涉及机械，尤其涉及一种基于图像识别的透光流体速度测定系统和方法。

背景技术：

1、流体速度是流体动力学中的核心参数，测量其流动速度有助于我们深入了解流体的运动特性；准确测量流体速度可以为相关领域的设计和工程提供重要依据，确保工程质量和安全。

2、目前，测风仪用于测量风速，水流测速仪用于测量水流速度，但以上两种测速仪只能在特定环境使用，测风仪不能用于测量水流速度，水流测速仪又不能用于测量风速，导致不同测量对象需要配备不同的测速仪，部署复杂度高。

技术实现思路

1、本发明的目的在于：克服现有技术的缺陷与不足，提供一种基于图像识别的透光流体速度测定系统和方法，用以解决适用环境单一的问题。

2、为实现上述目的：本申请提供一种基于图像识别的透光流体速度测定系统，包括测量组件和数据计算组件；所述测量组件包括发光装置、受力装置和摄像装置；所述受力装置包括连接轴、主弹簧片、第一受力板和第二受力板；所述第一受力板的第一端和所述第二受力板的第一端通过所述连接轴连接，所述第一受力板和所述第二受力板的板面相对且基于所述连接轴呈可开合状态；所述主弹簧片连接于所述第一受力板的第二端和所述第二受力板的第二端之间，所述主弹簧片的片面和所述第一受力板及所述第二受力板的板面围成三角形结构；所述第一受力板和所述第二受力板的外板面上安装有遮光翼；所述发光装置和所述摄像装置位于所述三角形结构的两侧；当透光流体流经所述受力装置时，所述第一受力板和所述第二受力板挤压所述主弹簧片；所述遮光翼遮挡所述发光装置发出的光线，以使所述摄像装置拍摄到所述第一受力板和所述第二受力板之间形成的透光区域；所述摄像装置将所拍摄到的图像信息提供至所述数据计算组件；所述数据计算组件从所述图像信息中解析出所述透光区域，以计算所述透光流体的流速。

3、可选的，所述受力装置还包括第一辅助弹片和第二辅助弹片；所述第一辅助弹片安装在所述第一受力板的内板面，所述第二辅助弹片安装在所述第二受力板的内板面；在所述第一受力板和所述第二受力板将所述主弹簧片挤压到预设程度后，所述第一辅助弹片和所述第二辅助弹片接触，并提供针对所述透光流体所产生的挤压力的对抗力。

4、可选的，所述发光装置包括光源和遮光板；所述遮光板用于遮挡所述摄像装置拍摄视野范围内的外界光线，所述光源用于向所述三角形结构发出光线。

5、可选的，所述发光装置包括透光孔，所述透光孔安装于所述光源的发光面，用于将所述光源的光照范围约束至与所述摄像装置的视野范围重合。

6、可选的，所述第一受力板和所述第二受力板闭合时，所述遮光翼的遮光范围与所述光源的光照范围重合。

7、可选的，所述遮光翼采用半圆形结构，所述光照范围、所述遮光范围、所述视野范围均为圆形。

8、可选的，所述测量组件还包括密度传感器；所述密度传感器与所述数据计算组件通信连接；所述密度传感器安装于能够接触到所述透光流体的位置上，用于测量所述透光流体的密度值，并传递至所述数据计算组件，所述数据计算组件基于所述密度值和所述透光区域计算出所述透光流体的流速。

9、可选的，所述连接轴的第一延长端上设置有固定器；所述固定器与所述发光装置连接，用于固定所述发光装置。

10、可选的，所述连接轴的第二延长端上设置有观测底座；所述观测底座与所述摄像装置连接，用于固定所述摄像装置。

11、可选的，所述数据计算组件计算所述透光流体的流速时，用于：

12、从所述图像信息解析所述透光区域；

13、计算所述透光区域在所述摄像装置视野范围内的像素占比；

14、基于所述像素占比，计算所述透光流体的流速。

15、可选的，所述数据计算组件计算所述透光流体的流速时，用于：

16、从所述图像信息解析所述透光区域；

17、从所述透光区域中识别所述第一受力板和所述第二受力板之间的夹角；

18、基于所述夹角，计算所述透光流体的流速。

19、本申请还提供一种基于图像识别的透光流体速度测定方法，所述方法适用于一种基于图像识别的透光流体速度测定系统中的数据计算组件，所述透光流体速度测定系统还包括：测量组件，所述测量组件包括发光装置、受力装置和摄像装置；所述受力装置包括连接轴、主弹簧片、第一受力板和第二受力板；所述第一受力板的第一端和所述第二受力板的第一端通过所述连接轴连接，所述第一受力板和所述第二受力板的板面相对且基于所述连接轴呈可开合状态；所述第一受力板的第二端和所述第二受力板的第二端通过所述弹簧片连接，所述弹簧片的片面和所述第一受力板及所述第二受力板的板面围成三角形结构；所述第一受力板和所述第二受力板的外板面上安装有遮光翼；所述发光装置和所述摄像装置位于所述三角形结构的两侧；当透光流体流经所述受力装置时，所述第一受力板和所述第二受力板挤压所述弹簧片；所述遮光翼遮挡所述发光装置发出的光线，以使所述摄像装置拍摄到所述第一受力板和所述第二受力板之间形成的透光区域；所述方法包含：

20、接收所述摄像装置拍摄到的图像信息；

21、从所述图像信息中解析出所述透光区域；

22、基于所述透光区域，计算出所述透光流体的流速。

23、可选的，基于所述透光区域，计算出所述透光流体的流速，包括：

24、计算所述透光区域在所述摄像装置视野范围内的像素占比；

25、基于所述像素占比，计算所述透光流体的流速。

26、可选的，计算所述透光区域在所述摄像装置视野范围内的像素占比，包含：

27、将所述图像信息进行二值化处理，以获得所述透光区域对应的像素数量；

28、计算所述像素数量在所述视野范围对应的像素总量中的占比，作为所述像素占比。

29、与现有技术相比，本申请具有如下优点与有益效果：

30、本申请提供的透光流体速度测定系统和方法，包括测量组件和数据计算组件；测量组件包括发光装置、受力装置和摄像装置；在透光流体流经受力装置时，会对受力装置产生压力，从而导致受力装置发生形变，发光装置照射受力装置后，将光线传递至摄像装置，摄像装置采集受力装置的图像信息后，传递至数据计算组件，数据计算组件基于图像信息解析出受力装置的形变大小，以此测量出透光流体的流速；本申请中，受力装置随透光流体的速度变化而产生形变，发光装置和摄像装置均采用防水器件，通过摄像装置采集受力装置的形变大小，可进行不同透光流体速度的测定，从而解决了适用环境单一的问题。

1.一种基于图像识别的透光流体速度测定系统，其特征在于，包括测量组件和数据计算组件；所述测量组件包括发光装置、受力装置和摄像装置；所述受力装置包括连接轴、主弹簧片、第一受力板和第二受力板；所述第一受力板的第一端和所述第二受力板的第一端通过所述连接轴连接，所述第一受力板和所述第二受力板的板面相对且基于所述连接轴呈可开合状态；所述主弹簧片连接于所述第一受力板的第二端和所述第二受力板的第二端之间，所述主弹簧片的片面和所述第一受力板及所述第二受力板的板面围成三角形结构；所述第一受力板和所述第二受力板的外板面上安装有遮光翼；所述发光装置和所述摄像装置位于所述三角形结构的两侧；当透光流体流经所述受力装置时，所述第一受力板和所述第二受力板挤压所述主弹簧片；所述遮光翼遮挡所述发光装置发出的光线，以使所述摄像装置拍摄到所述第一受力板和所述第二受力板之间形成的透光区域；所述摄像装置将所拍摄到的图像信息提供至所述数据计算组件；所述数据计算组件从所述图像信息中解析出所述透光区域，以计算所述透光流体的流速。

2.根据权利要求1所述的透光流体速度测定系统，其特征在于，所述受力装置还包括第一辅助弹片和第二辅助弹片；所述第一辅助弹片安装在所述第一受力板的内板面，所述第二辅助弹片安装在所述第二受力板的内板面；在所述第一受力板和所述第二受力板将所述弹簧片挤压到预设程度后，所述第一辅助弹片和所述第二辅助弹片接触，并提供针对所述透光流体所产生的挤压力的对抗力。

3.根据权利要求1所述的透光流体速度测定系统，其特征在于，所述发光装置包括光源和遮光板；所述遮光板用于遮挡所述摄像装置拍摄视野范围内的外界光线，所述光源用于向所述三角形结构发出光线。

4.根据权利要求3所述的透光流体速度测定系统，其特征在于，所述发光装置包括透光孔，所述透光孔安装于所述光源的发光面，用于将所述光源的光照范围约束至与所述摄像装置的视野范围重合。

5.权利要求4所述的透光流体速度测定系统，其特征在于，所述第一受力板和所述第二受力板闭合时，所述遮光翼的遮光范围与所述光源的光照范围重合。

6.根据权利要求5所述的透光流体速度测定系统，其特征在于，所述遮光翼采用半圆形结构，所述光照范围、所述遮光范围、所述视野范围均为圆形。

7.根据权利要求1所述的透光流体速度测定系统，其特征在于，所述测量组件还包括密度传感器；所述密度传感器与所述数据计算组件通信连接；所述密度传感器安装于能够接触到所述透光流体的位置上，用于测量所述透光流体的密度值，并传递至所述数据计算组件，所述数据计算组件基于所述密度值和所述透光区域计算出所述透光流体的流速。

8.根据权利要求1所述的透光流体速度测定系统，其特征在于，所述连接轴的第一延长端上设置有固定器；所述固定器与所述发光装置连接，用于固定所述发光装置。

9.根据权利要求1所述的透光流体速度测定系统，其特征在于，所述连接轴的第二延长端上设置有观测底座；所述观测底座与所述摄像装置连接，用于固定所述摄像装置。

10.根据权利要求1所述的透光流体速度测定系统，其特征在于，所述数据计算组件计算所述透光流体的流速时，用于：

11.根据权利要求1所述的透光流体速度测定系统，其特征在于，所述数据计算组件计算所述透光流体的流速时，用于：

12.一种基于图像识别的透光流体速度测定方法，其特征在于，所述方法适用于一种基于图像识别的透光流体速度测定系统中的数据计算组件，所述透光流体速度测定系统还包括：测量组件，所述测量组件包括发光装置、受力装置和摄像装置；所述受力装置包括连接轴、主弹簧片、第一受力板和第二受力板；所述第一受力板的第一端和所述第二受力板的第一端通过所述连接轴连接，所述第一受力板和所述第二受力板的板面相对且基于所述连接轴呈可开合状态；所述第一受力板的第二端和所述第二受力板的第二端通过所述弹簧片连接，所述弹簧片的片面和所述第一受力板及所述第二受力板的板面围成三角形结构；所述第一受力板和所述第二受力板的外板面上安装有遮光翼；所述发光装置和所述摄像装置位于所述三角形结构的两侧；当透光流体流经所述受力装置时，所述第一受力板和所述第二受力板挤压所述弹簧片；所述遮光翼遮挡所述发光装置发出的光线，以使所述摄像装置拍摄到所述第一受力板和所述第二受力板之间形成的透光区域；所述方法包含：

13.根据权利要求12所述的方法，其特征在于，基于所述透光区域，计算出所述透光流体的流速，包括：

14.根据权利要求13所述的方法，其特征在于，计算所述透光区域在所述摄像装置视野范围内的像素占比，包含：