野外粒子追踪测速方法、装置、系统、电子设备和介质与流程

本发明涉及粒子追踪测速，特别是涉及一种野外粒子追踪测速方法、装置、系统、电子设备和介质。

背景技术：

1、传统piv(粒子图像测速技术，particle image velocimetry)在实验室环境中是一种广泛应用的流体速度场测量技术，它通过记录流体中示踪粒子的运动来获取流场的速度分布。在实验室环境中，传统piv技术能够通过精确控制粒子密度、分布和大小，实现对流场速度分布的精细测量。

2、然而，当这一技术被应用于野外环境时，它面临着诸多挑战。野外环境中的风、雨、光照变化等因素，使得粒子的状态难以维持一致，从而影响了速度分布的获取，此外，为了在野外环境中维持粒子的稳定，可能需要引入额外的粒子发生器或喷射装置，这不仅增加了实验装置的复杂性，也提升了操作的难度。由于野外环境的不确定性和设备的限制，传统piv技术在实际野外测量中难以保证高精度和高效率的速度分布获取。

技术实现思路

1、鉴于上述问题，提出了本发明实施例以便提供一种克服上述问题或者至少部分地解决上述问题的一种野外粒子追踪测速方法、装置、系统、电子设备和介质。

2、为了解决上述问题，本发明实施例公开了一种野外粒子追踪测速方法，所述方法包括：

3、通过预设光照组件，向风力机的尾流区域发射光线；

4、通过预设水汽凝结剂发生组件，喷射水汽凝结剂至所述风力机的尾流区域；

5、通过预设拍摄组件，采集所述风力机的尾流区域中所述水汽凝结剂形成的水雾示踪粒子的尾流图像；

6、根据所述尾流图像，确定所述风力机的尾流的速度和方向。

7、可选地，所述预设水汽凝结剂发生组件包括存储模块、喷射模块和控制模块，所述通过预设水汽凝结剂发生组件，向所述风力机的尾流区域喷射水汽凝结剂，包括：

8、通过所述控制模块控制所述喷射模块的喷射浓度和喷射速度；

9、通过所述喷射系统按照所述喷射浓度和所述喷射速度，将所述存储模块中存储的水汽凝结剂喷射至所述风力机的尾流区域。

10、可选地，所述预设拍摄组件包括设置在无人机或船只上的摄像机，所述通过预设拍摄组件，采集所述风力机的尾流区域中所述水汽凝结剂形成的水雾示踪粒子的尾流图像，包括：

11、获取设置在无人机或船只上的摄像机所拍摄的，所述风力机的尾流区域中所述水汽凝结剂形成的水雾示踪粒子的尾流图像。

12、可选地，所述预设光照组件包括探照灯和光学元件，所述通过预设光照组件，向风力机的尾流区域发射光线包括：

13、调整所述光学元件，以使所述探照灯发射的光线整形为一片均匀的片光源，且垂直于所述风力机的旋转平面；

14、通过所述探照灯，向风力机的尾流区域发射光线。

15、可选地，根据所述尾流图像，确定所述风力机的尾流的速度和方向，包括：

16、对所述尾流图像进行预处理，所述预处理包括去噪、对比度增强；

17、根据边缘检测和粒子追踪算法，从所述尾流图像中提取尾流的速度和方向信息。

18、可选地，所述水汽凝结剂为碘化银。

19、可选地，所述预设水汽凝结剂发生组件设置于所述风力机的机舱尾部。

20、可选地，所述预设光照组件设置于所述风力机的机舱尾部。

21、相应的，本发明实施例公开了一种野外粒子追踪测速装置，所述装置包括：

22、光线发射模块，用于通过预设光照组件，向风力机的尾流区域发射光线；

23、水汽凝结剂喷射模块，用于通过预设水汽凝结剂发生组件，喷射水汽凝结剂至所述风力机的尾流区域；

24、尾流图像采集模块，用于通过预设拍摄组件，采集所述风力机的尾流区域中所述水汽凝结剂形成的水雾示踪粒子的尾流图像；

25、确定模块，用于根据所述尾流图像，确定所述风力机的尾流的速度和方向。

26、可选地，所述预设水汽凝结剂发生组件包括存储模块、喷射模块和控制模块，所述水汽凝结剂喷射模块，包括：

27、喷射控制子模块，用于通过所述控制模块控制所述喷射模块的喷射浓度和喷射速度；

28、水汽凝结剂喷射子模块，用于通过所述喷射系统按照所述喷射浓度和所述喷射速度，将所述存储模块中存储的水汽凝结剂喷射至所述风力机的尾流区域。

29、可选地，所述预设拍摄组件包括设置在无人机或船只上的摄像机，所述尾流图像采集模块，包括：

30、获取子模块，用于获取设置在无人机或船只上的摄像机所拍摄的，所述风力机的尾流区域中所述水汽凝结剂形成的水雾示踪粒子的尾流图像。

31、可选地，所述预设光照组件包括探照灯和光学元件，所述光线发射模块，包括：

32、调整子模块，用于调整所述光学元件，以使所述探照灯发射的光线整形为一片均匀的片光源，且垂直于所述风力机的旋转平面；

33、发射子模块，用于通过所述探照灯，向风力机的尾流区域发射光线。

34、可选地，所述确定模块，包括：

35、预处理子模块，用于对所述尾流图像进行预处理，所述预处理包括去噪、对比度增强；

36、提取子模块，用于根据边缘检测和粒子追踪算法，从所述尾流图像中提取尾流的速度和方向信息。

37、相应的，本发明实施例公开了一种野外粒子追踪测速系统，所述系统包括预设光照组件、预设水汽凝结剂发生组件、预设拍摄组件和数据处理组件；

38、所述预设光照组件用于向风力机的尾流区域发射光线；

39、所述预设水汽凝结剂发生组件用于喷射水汽凝结剂至所述风力机的尾流区域；

40、所述预设拍摄组件用于采集所述风力机的尾流区域中所述水汽凝结剂形成的水雾示踪粒子的尾流图像；

41、所述数据处理组件用于根据所述尾流图像，确定所述风力机的尾流的速度和方向。

42、可选地，所述控制模块用于控制所述喷射模块的喷射浓度和喷射速度；

43、所述喷射模块用于按照所述喷射浓度和所述喷射速度，将所述存储模块中存储的水汽凝结剂喷射至所述风力机的尾流区域。

44、可选地，所述预设拍摄组件用于获取设置在无人机或船只上的摄像机所拍摄的，所述风力机的尾流区域中所述水汽凝结剂形成的水雾示踪粒子的尾流图像。

45、可选地，所述预设光照组件用于调整所述光学元件，以使所述探照灯发射的光线整形为一片均匀的片光源，且垂直于所述风力机的旋转平面；通过所述探照灯，向风力机的尾流区域发射光线。

46、可选地，所述数据处理组件用于对所述尾流图像进行预处理，所述预处理包括去噪、对比度增强；根据边缘检测和粒子追踪算法，从所述尾流图像中提取尾流的速度和方向信息。

47、相应的，本发明实施例公开了一种电子设备，包括：处理器、存储器及存储在所述存储器上并能够在所述处理器上运行的计算机程序，所述计算机程序被所述处理器执行时实现上述野外粒子追踪测速方法实施例的各个步骤。

48、相应的，本发明实施例公开了一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质上存储计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现上述野外粒子追踪测速方法实施例的各个步骤。

49、本发明实施例包括以下优点：

50、本发明实施例的一种野外粒子追踪测速方法，通过预设光照组件，向风力机的尾流区域发射光线，然后通过预设水汽凝结剂发生组件，喷射水汽凝结剂至所述风力机的尾流区域，通过预设拍摄组件，采集所述风力机的尾流区域中所述水汽凝结剂形成的水雾示踪粒子的尾流图像，再根据所述尾流图像，确定所述风力机的尾流的速度和方向。本发明实施例提供了一种在真实海洋环境中进行风力机尾流测量的方法，通过喷射水汽凝结剂凝结的水雾作为示踪粒子，能够适应复杂的海上环境；通过预设光照组件形成均匀的片形光源，具有强穿透力，能够在复杂的海洋环境中提供稳定的光源；利用无人机携带高速摄影机，在风力机尾流区域悬停并进行数据采集，增强了测量的灵活性和覆盖范围，适应动态变化的海洋环境。