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申请/专利权人：水利部交通运输部国家能源局南京水利科学研究院

摘要：本发明公开了坝下涵洞洞身接缝接触渗漏的水下检测方法及系统，通过水下机器人获取涵洞的水下图像序列；对水下图像序列进行预处理和配准；基于配准后的水下图像序列，提取出现在水下图像序列中的颗粒信息；基于颗粒信息构建三维流体速度分布图，根据三维流体速度分布图，判断渗漏情况；将三维流体速度分布图叠加在预配置的三维涵洞模型中，并渲染和显示。本发明能适应涵洞内部复杂多变的水下环境，对深层细小渗漏有很高的灵敏度，能实现渗漏量的精确测量和趋势预测，检测过程自动化，降低人工依赖。

主权项：1.坝下涵洞洞身接缝接触渗漏的水下检测方法，其特征在于，包括如下步骤：步骤S1、通过水下机器人获取涵洞的水下图像序列；步骤S2、对水下图像序列进行预处理和配准；步骤S3、基于配准后的水下图像序列，提取出现在水下图像序列中的颗粒信息；步骤S4、基于颗粒信息构建三维流体速度分布图，根据三维流体速度分布图，判断渗漏情况；步骤S5、将三维流体速度分布图叠加在预配置的三维涵洞模型中，并渲染和显示；所述步骤S3进一步为：步骤S31、获取配准图像序列，逐一读取配准后图像帧，从配准后图像帧中识别出大小和形状相似的颗粒物团簇，将颗粒物团簇作为速度测量的粒子；步骤S32、基于配准后图像帧之间的粒子质心位移和摄像机拍摄间隔，计算每个粒子的瞬时速度矢量；步骤S33、将配准后图像帧划分为预定个网格，统计每个网格内粒子速度矢量的均值和方差；步骤S34、采用流体力学反演算法，并考虑颗粒特性和湍流脉动影响，修正粒子速度场；步骤S35、调取摄像机内外参数，将粒子速度场从像素坐标系转换到世界坐标系，得到世界坐标系的粒子速度场；所述步骤S4进一步为：步骤S41、从至少3个配准后图像帧中获取粒子速度场数据，并进行叠加，获得三维流体速度分布图；步骤S42、从三维流体速度分布图中提取粒子速度大于预设阈值的区域，即局部高速区域，并记录空间坐标，基于局部高速区域，查找疑似渗漏点；步骤S43、根据疑似渗漏点附近的流速分布，估算渗漏流量及变化趋势；步骤S44、针对每一疑似渗漏点，提取疑似渗漏点附近图像，基于疑似渗漏点附近图像提取灰度共生矩阵特征，获取渗漏通道的形态特征；步骤S45、综合分析渗漏位置、流量和渗漏通道形态，给出渗漏程度指标；所述步骤S34中，考虑湍流脉动影响，分析修正粒子速度场的过程进一步为：步骤S341、在连续的至少三帧粒子图像上做时间平均，消除脉动分量，得到稳定的背景速度场；步骤S342、采用LES模拟方法，通过SGS应力模型，对脉动流场进行数值求解，得到湍流脉动速度时空分布；步骤S343、用解析出的平均流场和湍流脉动对原始速度场进行补偿校正，还原真实的湍流速度矢量分布；所述步骤S43还包括分离多个渗漏点的过程，具体为：步骤S431、针对补偿校正后的速度场，提取局部速度矢量方向梯度大于某阈值的区域，识别为潜在的渗漏区；步骤S432、对初步识别出的所有疑似渗漏区，基于区域生长法进行三维聚类，将空间邻近且速度方向一致的区域合并，形成独立的渗漏簇；步骤S433、对每个渗漏簇分别估算其流量和方向，将渗漏断面积替换为渗漏簇的截面积；若两个渗漏簇的夹角和距离均小于阈值，则将其合并为同一个渗漏点。

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