(3.238.173.209) 您好!臺灣時間:2021/05/09 14:38
字體大小: 字級放大   字級縮小   預設字形  
回查詢結果

詳目顯示:::

我願授權國圖
: 
twitterline
研究生:陳豊昂
研究生(外文):Li-Ang Chen
論文名稱:應用網路攝影機檢測渠道流速之研究
論文名稱(外文):Webcam Applied on Measuring the Flow Velocity of Open Channel
指導教授:鍾文貴鍾文貴引用關係
指導教授(外文):Wen-Guey Chung
學位類別:碩士
校院名稱:國立屏東科技大學
系所名稱:土木工程系所
學門:工程學門
學類:土木工程學類
論文種類:學術論文
論文出版年:2012
畢業學年度:101
語文別:中文
中文關鍵詞:網路攝影機影像分析流速
外文關鍵詞:WebcamImage analysisFlow velocity
相關次數:
  • 被引用被引用:0
  • 點閱點閱:93
  • 評分評分:系統版面圖檔系統版面圖檔系統版面圖檔系統版面圖檔系統版面圖檔
  • 下載下載:0
  • 收藏至我的研究室書目清單書目收藏:0
河川與渠道水流速度之量測,是水資源經營管理上相當重要的課題,藉由水流速度的量測,以推算河川與渠道的流量。一般將流速量測方法分為接觸式與非接觸式兩類。接觸式量測方法,須將儀器置於欲觀測流速之處,方能測得所需流速,過程耗時費力,且洪水期間常因作業人員之安全顧慮而無法觀測;非接觸式量測方法則能克服接觸式量測方法的缺點,但此類儀器的購置與維護,所費不貲。
本研究主要目的在於應用售價低廉的網路攝影機,來檢測輸水渠道的水流速度。先將已設計好的木製模具放置在渠道正上方後,再將攝影機垂直放置於模具上,以具有顏色的浮球投入水中作為標示球體,連續攝錄標示球體隨水流動過程的影像,再以Matlab撰寫的影像分析程式,辨識分析出標示球體在影像中出現與離開的間隔時間,據此計算出渠道的水流速度,並以不同種類的傳統流速儀,來驗證本研究所提出檢測方法的準確度與可靠性。
影像分析程式的撰寫是透過背景影像相減、灰階轉換、影像增強、形態學處理、二值化處理等技術,使標示球體與背景資料易於區分與辨識,藉此計算出標示球體在影像中出現與離開的時間間隔,並透過邊緣檢測,取得標示球體位移距離,進而計算得水流速度。
由試驗數據得知,網路攝影機檢測渠道流速的最佳使用方式為:使用雙鏡頭,在渠道正上方垂直拍攝,而拍攝距離80公分與100公分均恰當。標示球體顏色以藍球和黑球為最佳,標示球體大小直徑7公分和直徑5公分皆適用。表面流速所量測之範圍約為40cm/sec~85cm/sec和水面下流速所量測之範圍約為35cm/sec~70cm/sec時,與用流速儀量測得的結果相比較,誤差值皆小於5%以下,此顯示應用網路攝影機檢測渠道水流速度是準確且可靠的,可有效地減省人工測量渠道流速所需的人力與時間,具有實用的價值。
The measurement of the flow velocity of rivers and channels is a very important issue in the operation and management of water resources. The measurement of the water flow velocity can allow us to calculate the flow of rivers and channels. The measurement methods of flow velocity can be generally divided into contact and non-contact methods. In contact method, the apparatus needs to be installed on the site by the river or channel to be observed in order to measure its flow velocity. This is a time-consuming and strenuous process. Besides, the flow velocity is usually unable to be measured during floods because of the security concerns of operating personnel. As to non-contact method, it can overcome the shortcomings arising from contact method but the acquisition and maintenance of the apparatus required are costly.
The present study aims at detecting the flow velocity of water channels by using an inexpensive webcam. A well-designed wooden mold was firstly installed just above a channel and a webcam was then placed vertically on the wooden mold. A colored floating ball was thrown into the water as a marker sphere. The process of the drifting of the marker sphere was continuously filmed and recorded. The image analysis program written in MATLAB was used to identify and analyze the time interval between the apparition and departure of the marker sphere in the film in order to calculate the flow velocity of the channel. In addition, different types of conventional flow meters were used to verify the accuracy and reliability of the detection method proposed in the present study.
The image analysis program was written on the basis of the technologies such as the subtraction of background images, the conversion of grayscale, the enhancement of images, the morphological processing and the binarization processing in order to make the marker sphere and background data to be distinguished more easily. So as the time interval between the apparition and departure of the marker sphere in the film could be calculated and that the displacement distance of the marker sphere could be calculated using edge detection, So as to calculate flow velocity
The data consolidation results indicate, for using webcam detecting the flow velocity of water channels best practices.Use double lens, directly above the channel vertical shooting and shooting distance 80 cm and 100 cm is appropriate. Mark ball color to blue and black ball the best, mark ball size 7 cm in diameter and 5 cm in diameter are applicable. Surface velocity measurement range is about 40cm/sec~85cm/sec and velocity measurement under water when the range of about 35cm/sec~70cm/sec,The test results indicate that the error value between the flow velocity of water channel obtained from the detection method proposed in the present study and the one obtained from the flow meters is less than 5%. It indicates that the detection of the flow velocity of water channel using a webcam is feasible, reliable and particularly economic because, in practice, the manpower and time required in the detection of the flow velocity of water channel could be effectively reduced.
目錄
摘要 I
Abstract III
誌謝 V
表目錄 IX
圖目錄 XI
第1章 緒論 1
1.1 研究動機 1
1.2 研究方法與流程 2
第2章 流速量測方法 5
2.1 接觸式流速量測法 5
2.2 非接觸式流速量測法 7
2.3 水工結構物量測法 9
第3章 試驗內容與方法 11
3.1 試驗儀器設備 11
3.2 試驗內容 18
3.3 試驗方法與佈置 19
第4章 影像處理方法 26
4.1 影像背景去除 28
4.2 灰階轉換 29
4.3 影像增強 30
4.4 形態學 31
4.5 二值化 33
4.6 影像填補 34
4.7 邊緣檢測與追蹤 35
4.8 流速計算原理及程序 36
第5章 實驗結果分析與討論 44
5.1 攝影機架設方式 47
5.2 拍攝距離 49
5.3 標示球體之選擇 61
5.4 水面下之量測 71
5.5 雙鏡頭量測流速 75
第6章 結論與建議 88
6.1 結論 88
6.2 建議 89
參考文獻 91
附錄A 流速量測數據 94
附錄B 影像分析程式碼 116
作者簡介 122
1. Kinoshita, R., T. Utami, and T. Ueno, 1992,“Flood Analysis by the Picture Processing of Aerial Photographs – on the parallel Cycloidal Flow in the Agano River”, Pro Hydraul. Eng., Vol. 36, pp. 181-186.
2. 郭福水、王漢封、柳朝暉、鄭楚光,2005,「水平槽道內湍流變動的PTV實驗研究」,工程熱物理學報,第25卷,第4期,第622-623頁。
3. 高國勝、杜學禮,2006,「應用PIV法測定泥石流流速」,水土保持應用技術,第6期,第3-4頁。
4. 張守陽、黃榮堂、李璟芳,2005,「機械視覺應用於土石流監測之研究」,中華水土保持學報,第36卷,第1期,第1-18頁。
5. 呂珍謀、賴泉基、黃偉哲、李明靜,2006,「應用局部影像遙測系統於灌排渠道流量量測之研究」,臺灣水利,第54卷,第3期,第29-36頁。
6. 呂珍謀、李明靜、賴泉基、詹勳全、林國暉,2008,「影像分析方法應用於土石流表面速度計算之研究」,農業工程學報,第54卷,第1期,第16-25頁。
7. 鍾昌翰、張斐章,2009,「影像處理應用於河床粒徑分佈之研究」,臺灣水利,第57卷,第2期,第12-23頁。
8. 楊萬全,1982,水文學,國立台灣師範大學地理學系印行,台北市,第159-163頁。
9. 蘇藤成,1986,「台灣西部河川輸沙量推估研究─洪水期高流速情況下泥沙施測作業方法及設備改善措施」,經濟部水資源統一規劃委員會,經濟部七十五年度研究發展專題。
10. 康琮斌,2003,都市排水溝淤積及植生對水流影響之研究,碩士論文,國立成功大學,水利及海洋工程研究所,台南市。
11. 邱奕聖,1996,聲波杜普勒測速儀在河川流量觀測上之應用,碩士論文,國立中興大學,土木工程研究所,台中市。
12. 徐偉碩,2003,ADCP活動式量測系統於河川流量觀測應用之研究,碩士論文,國立中興大學,土木工程研究所,台中市。
13. Steffler, P. M., Rajaratnam, N., and Peterson A. W., 1985,“LDA Measurements in Open Channels”, Proc. ASCE, J. Hyd. Div., Vol. 111, No. 1, pp. 117-130.
14. 張道成,2001,水力學,大揚出版社,新北市,第438-443頁。
15. 郭慶潔,1977,小型渠道構造物之設計,智邦書局印行,台北市,第245-250頁。
16. 李建興、游凱倫、林應璞,2009,「車牌辨識之評估與比較」,資訊安全通訊,第15卷,第2期,第27-48頁。
17. 吳炳飛、莊志鴻、蔡秉宗、陳昭榮,2012,「可運用於塞車情況下的車輛偵測系統」,運輸學刊,第24卷,第2期,第227-243頁。
18. 李麗英、楊茂榮、胡永柟、李泔璟、傅韋銘、蕭豐進,2004,「灰色理論應用於指紋判別之系統研究」,中州學報,第19期,第57-65頁。
19. 李建興 林應璞 游凱倫,2009,「即時人臉偵測與辨識」,技術學刊,第24卷,第2期,第131-141頁。
20. 余佳玲、黃智嘉、陳靜慧、陳建誌,2011,「使用數位影像處理的模糊分群法檢測咬X光片影像找出牙齒鄰接面的齲齒」,中華民國家庭牙醫學雜誌,第5卷,第4期,第14-19頁。
21. 繆紹綱,1999,數位影像處理:活用Matlab,全華科技圖書股份有限公司,台北市,第40-42頁。
22. Anderson, C., Burt, P., and Wal G. V. D., 1985,“Change detection and tracking using pyramid transformation techniques”, In Proceedings of SPIE - Intelligent Robots and Computer Vision., Vol. 579 , pp. 72-78.
23. Wren, C., Azarbayejani, A., Darrell, T., and Pentland A., 1985,“Pfinder: Real-Time Tracking of the Human Body”, IEEE Transactions on Pattern Analysis and Machine Intelligence., Vol. 19, No. 7, pp. 780-785.
24. Gonzalez, R. C., and Woods, R. E., 2002, Digital Image Processing, 2nd Ed., Worth Publishers, Prentice Hall.
25. 蔡小瓊、賀賽先,2006,「一種快速自適應邊緣提取方法的研究」,機電整合,第98卷,第154-157頁。
26. 吳學明、李燦平,2007,「邊緣檢測算法在不同分辨率影像中的性能研究」,機電整合,第103卷,第163-167頁。
27. 莊順斌,2005,以改良式Sobel邊緣偵測法與密度分群為核心之產品外觀檢測系統—以車牌辨識為例,碩士論文,國立屏東科技大學,資訊管理系,屏東市。
連結至畢業學校之論文網頁點我開啟連結
註: 此連結為研究生畢業學校所提供,不一定有電子全文可供下載,若連結有誤,請點選上方之〝勘誤回報〞功能,我們會盡快修正,謝謝!
QRCODE
 
 
 
 
 
                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                               
第一頁 上一頁 下一頁 最後一頁 top
1. 26. 吳學明、李燦平,2007,「邊緣檢測算法在不同分辨率影像中的性能研究」,機電整合,第103卷,第163-167頁。
2. 25. 蔡小瓊、賀賽先,2006,「一種快速自適應邊緣提取方法的研究」,機電整合,第98卷,第154-157頁。
3. 20. 余佳玲、黃智嘉、陳靜慧、陳建誌,2011,「使用數位影像處理的模糊分群法檢測咬X光片影像找出牙齒鄰接面的齲齒」,中華民國家庭牙醫學雜誌,第5卷,第4期,第14-19頁。
4. 19. 李建興 林應璞 游凱倫,2009,「即時人臉偵測與辨識」,技術學刊,第24卷,第2期,第131-141頁。
5. 18. 李麗英、楊茂榮、胡永柟、李泔璟、傅韋銘、蕭豐進,2004,「灰色理論應用於指紋判別之系統研究」,中州學報,第19期,第57-65頁。
6. 17. 吳炳飛、莊志鴻、蔡秉宗、陳昭榮,2012,「可運用於塞車情況下的車輛偵測系統」,運輸學刊,第24卷,第2期,第227-243頁。
7. 16. 李建興、游凱倫、林應璞,2009,「車牌辨識之評估與比較」,資訊安全通訊,第15卷,第2期,第27-48頁。
8. 7. 鍾昌翰、張斐章,2009,「影像處理應用於河床粒徑分佈之研究」,臺灣水利,第57卷,第2期,第12-23頁。
9. 6. 呂珍謀、李明靜、賴泉基、詹勳全、林國暉,2008,「影像分析方法應用於土石流表面速度計算之研究」,農業工程學報,第54卷,第1期,第16-25頁。
10. 5. 呂珍謀、賴泉基、黃偉哲、李明靜,2006,「應用局部影像遙測系統於灌排渠道流量量測之研究」,臺灣水利,第54卷,第3期,第29-36頁。
11. 4. 張守陽、黃榮堂、李璟芳,2005,「機械視覺應用於土石流監測之研究」,中華水土保持學報,第36卷,第1期,第1-18頁。
 
系統版面圖檔 系統版面圖檔