CN118425555B - 一种基于光电融合的水流速度测量方法及系统 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种基于光电融合的水流速度测量方法及系统，属于水文测量技术领域，包括：获取待测量重叠区域，在待测量重叠区域中对多个测量设备的坐标进行统一，得到统一坐标测量区域；计算统一坐标测量区域中的视频数据，得到视频数据的整体流向与设备安装点的连线夹角；根据连线夹角获得水流实际流向，基于水流实际流向确定采用水流测速法或采用雷达测速法获得水流表面流速；在待测量重叠区域内获取所有区域网格点的水流表面流速，形成综合水流输出结果集合。本发明通过在不同场景中视频采集设备和雷达采集设备相互补充，进行水流速度的测量，不仅能避免各自应用的局限性，还能充分发挥光电设备结合的优势，有效提高流速计算结果的准确性。
Description
技术领域
本发明涉及水文测量技术领域，尤其涉及一种基于光电融合的水流速度测量方法及系统。
背景技术
目前，水文监测中的水流测量逐渐从人工模式向智能化模式过渡，在通常情况下可通过非接触式设备进行测量获得水流测速，但仍存在很多问题。
采用非接触式设备测量时，并非简单地将相关设备架设在水流附近即可直接获得需要得到的水流测速数据，河流水域周围环境复杂，容易受各种不确定因素影响，包括天气因素和自然灾害因素等，对设备的精确度和抗干扰性要求比较高。现阶段，主要采用的测量设备包括视频采集设备和雷达设备，各有使用限制，雷达设备测流限制比较多，安装难度较大，且无法用于过宽河道，易受风速和电磁波等因素的干扰，对于超高频雷达，还必须假设河流流向与岸线平行才行，一旦河流实际流向与岸线非平行，偏差较大时会产生较大的偏差；视频采集设备相对于雷达设备安转较为简单，但往往测流的可视度范围有限，看不清水流的表面情况，特别是雨天和雾天能见度较差，且在低流速时存在测量偏差较大的情况。
因此，针对上述光电测量设备在水流测速中存在的诸多缺点，需要提出一种融合测量方法，能结合多种测量设备的优点，克服其缺点，进一步提升水流测量速度的精度。
发明内容
本发明提供一种基于光电融合的水流速度测量方法及系统，用以解决现有技术中采用单一类型非接触设备测量水流存在诸多局限性，导致测量结果精度不高的缺陷，实现多类型设备互补性测量，大幅提升水流速度测量准确性。
第一方面，本发明提供一种基于光电融合的水流速度测量方法，包括：
获取待测量重叠区域，确定所述待测量重叠区域的多个网格点，利用所述多个网格点在所述待测量重叠区域中对多个测量设备的坐标进行统一，得到统一坐标测量区域；
计算所述统一坐标测量区域中的视频数据，得到所述视频数据的整体流向与测量设备的设备安装点的连线夹角；
根据所述连线夹角获得水流实际流向，基于所述水流实际流向确定采用水流测速法或采用雷达测速法获得水流表面流速；
在所述待测量重叠区域内获取所有网格点的水流表面流速，形成综合水流输出结果集合。
根据本发明提供的一种基于光电融合的水流速度测量方法，获取待测量重叠区域，确定所述待测量重叠区域的多个网格点，利用所述多个网格点在所述待测量重叠区域中对多个测量设备的坐标进行统一，得到统一坐标测量区域之前，还包括：
确定所述水流覆盖范围，在所述水流覆盖范围的单侧岸边的设备安装点设置超高频雷达和视频流速仪；
所述超高频雷达对所述水流覆盖范围进行侧扫，采集雷达数据；
所述视频流速仪对所述水流覆盖范围进行拍摄，采集视频数据。
根据本发明提供的一种基于光电融合的水流速度测量方法，获取待测量重叠区域，确定所述待测量重叠区域的多个网格点，利用所述多个网格点在所述待测量重叠区域中对多个测量设备的坐标进行统一，得到统一坐标测量区域，包括：
根据预设划分密度对所述待测量重叠区域进行网格划分，获得所述多个网格点；
对所述视频流速仪进行相机标定，将所述多个网格点的相机像素坐标转换为实际地理坐标，使所述相机像素坐标对应的相机网格坐标系与所述实际地理坐标对应的雷达侧扫坐标系进行统一，获得统一坐标系；
将所述统一坐标系与所述待测量重叠区域进行对齐，获取所述统一坐标测量区域。
根据本发明提供的一种基于光电融合的水流速度测量方法，计算所述统一坐标测量区域中的视频数据，得到所述视频数据的整体流向与测量设备的设备安装点的连线夹角，包括：
对所述视频数据进行光流检测，获取多个网格点之间的间隔图像帧；
计算所述间隔图像帧的二维稠密流场，基于所述二维稠密流场获取单个网格点的像素平均流；
以所述像素平均流作为所述视频数据的整体流向，根据所述整体流向以及单个网格点与所述设备安装点之间的连线，确定所述连线夹角。
根据本发明提供的一种基于光电融合的水流速度测量方法，根据所述连线夹角获得水流实际流向，基于所述水流实际流向确定采用水流测速法或采用雷达测速法获得水流表面流速，包括：
确定流速角度阈值；
若所述连线夹角等于所述流速角度阈值，则确定所述水流实际流向与岸线平行，采用所述水流测速法计算单个网格点的所述水流表面流速；
若所述连线夹角不等于所述流速角度阈值，则确定所述水流实际流向与岸线不平行，获取单个网格点的雷达测速，以所述雷达测速与所述连线夹角的余弦值得到所述水流表面流速。
根据本发明提供的一种基于光电融合的水流速度测量方法，所述水流测速法包括光流法测速OPV、粒子图像测速PIV、颗粒追踪测速PTV和时空图像测速STIV。
第二方面，本发明还提供一种基于光电融合的水流速度测量系统，包括：
统一模块，用于获取待测量重叠区域，确定所述待测量重叠区域的多个网格点，利用所述多个网格点在所述待测量重叠区域中对多个测量设备的坐标进行统一，得到统一坐标测量区域；
计算模块，用于计算所述统一坐标测量区域中的视频数据，得到所述视频数据的整体流向与测量设备的设备安装点的连线夹角；
测量模块，用于测量根据所述连线夹角获得水流实际流向，基于所述水流实际流向确定采用水流测速法或采用雷达测速法获得水流表面流速；
输出模块，用于在所述待测量重叠区域内获取所有网格点的水流表面流速，形成综合水流输出结果集合。
第三方面，本发明还提供一种电子设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述程序时实现如上述任一种所述基于光电融合的水流速度测量方法。
第四方面，本发明还提供一种非暂态计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该计算机程序被处理器执行时实现如上述任一种所述基于光电融合的水流速度测量方法。
第五方面，本发明还提供一种计算机程序产品，包括计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现如上述任一种所述基于光电融合的水流速度测量方法。
本发明提供的基于光电融合的水流速度测量方法及系统，通过在不同场景中视频采集设备和雷达采集设备相互补充，进行水流速度的测量，不仅能避免各自应用的局限性，还能充分发挥光电设备结合的优势，有效提高流速计算结果的准确性。
附图说明
为了更清楚地说明本发明或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本发明提供的基于光电融合的水流速度测量方法的流程示意图；
图2是本发明提供的重叠区域示意图；
图3是本发明提供的光流场示意图；
图4是本发明提供的连线夹角示意图；
图5是本发明提供的网格流速结果示意图；
图6是本发明提供的基于光电融合的水流速度测量系统的结构示意图；
图7是本发明提供的电子设备的结构示意图。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明中的附图，对本发明中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
针对当前复杂水域中水流测速的不确定性，采用单类型的非接触测量设备均存在较多局限性的问题，本发明提出一种基于光电融合的水流速度测量方法。
图1是本发明实施例提供的基于光电融合的水流速度测量方法的流程示意图，如图1所示，包括：
步骤100：获取待测量重叠区域，确定所述待测量重叠区域的多个网格点，利用所述多个网格点在所述待测量重叠区域中对多个测量设备的坐标进行统一，得到统一坐标测量区域；
步骤200：计算所述统一坐标测量区域中的视频数据，得到所述视频数据的整体流向与测量设备的设备安装点的连线夹角；
步骤300：根据所述连线夹角获得水流实际流向，基于所述水流实际流向确定采用水流测速法或采用雷达测速法获得水流表面流速；
步骤400：在所述待测量重叠区域内获取所有网格点的水流表面流速，形成综合水流输出结果集合。
需要说明的是，本发明实施例中的光电融合系统包括超高频雷达、视频流速仪和安装用的立杆，在立杆上还设置有防水箱，防水箱固定于立杆上或设置于立杆旁，防水箱中集成了智能边缘网关、电源和防雷器，电源用于给各设备进行供电，采用太阳能形式或电网供电形式，其中智能边缘网关用于接收和处理超高频雷达采集的雷达数据，以及视频流速仪采集的视频数据，其内部具体结构包括计算模块、路由模块、电源转换模块、存储模块和电源远程控制模块。
具体地，由于视频采集的范围比雷达侧扫的范围要大，本发明实施例首先在两者的重叠区域进行设备之间的坐标转换和坐标统一，使得该区域的坐标实现一致性；对重叠区域内的视频数据进行计算，通常是分网格进行光流检测，对单网格内的平均流向与设备安装点（即立杆所在位置）之间的连线夹角，以此确定该视频测速的流向是否与河岸平行，进一步根据是否平行，分别采用水流测速法或雷达测速法得到水流表面流速，最后输出网格区域内的所有网格点的流速结果。
本发明通过在不同场景中视频采集设备和雷达采集设备相互补充，进行水流速度的测量，不仅能避免各自应用的局限性，还能充分发挥光电设备结合的优势，有效提高流速计算结果的准确性。
在上述实施例的基础上，获取待测量重叠区域，确定所述待测量重叠区域的多个网格点，利用所述多个网格点在所述待测量重叠区域中对多个测量设备的坐标进行统一，得到统一坐标测量区域，包括：
根据预设划分密度对所述待测量重叠区域进行网格划分，获得多个网格点；
对所述视频流速仪进行相机标定，将所述多个网格点的相机像素坐标转换为实际地理坐标，使所述相机像素坐标对应的相机网格坐标系与所述实际地理坐标对应的雷达侧扫坐标系进行统一，获得统一坐标系；
将所述统一坐标系与所述待测量重叠区域进行对齐，获取所述统一坐标测量区域。
具体地，在本实施例中，对视频流速仪中的相机拍摄画面与雷达侧扫范围的重叠部分，如图2所示，图中左上侧为视频流速仪，图中左中侧为超高频雷达，可以看出，视频流速仪的测量范围比超高频雷达的测量范围大，对重叠区域进行网格划分，划分密度据实际情况确定（例如55、1010，单位m），相机通过前期标定将网格点的像素坐标转换为实际地理坐标，以使相机网格坐标系与雷达侧扫坐标系中的坐标一一对应。
在上述实施例的基础上，计算所述统一坐标测量区域中的视频数据，得到所述视频数据的整体流向与测量设备的设备安装点的连线夹角，包括：
对所述视频数据进行光流检测，获取多个网格点之间的间隔图像帧；
计算所述间隔图像帧的二维稠密流场，基于所述二维稠密流场获取单个网格点的像素平均流；
以所述像素平均流作为所述视频数据的整体流向，根据所述整体流向以及单个网格点与所述设备安装点之间的连线，确定所述连线夹角。
具体地，本发明实施例通过对相机采集的视频数据进行光流检测，计算间隔图像帧的二维稠密流场，如图3所示，为光流检测的流向分布图，横纵坐标均为像素坐标，表示光流检测结果。
基于二维稠密流场的结果，单位网格内采用像素平均流向作为单位网格的代表流向，获取代表流向与连线的夹角，该连线是由单位网格和立杆之间连接形成的，记作。
在上述实施例的基础上，根据所述连线夹角获得水流实际流向，基于所述水流实际流向确定采用水流测速法或采用雷达测速法获得水流表面流速，包括：
确定流速角度阈值；
若所述连线夹角等于所述流速角度阈值，则确定所述水流实际流向与岸线平行，采用所述水流测速法计算单个网格点的所述水流表面流速；
若所述连线夹角不等于所述流速角度阈值，则确定所述水流实际流向与岸线不平行，获取单个网格点的雷达测速，以所述雷达测速与所述连线夹角的余弦值得到所述水流表面流速。
具体地，本发明实施例以前述实施例中计算得到的连线夹角作为判断依据，当时，采用光流法测速（Optical Flow Velocimetry，OPV）、粒子图像测速（Particle Image Velocimetry，PIV）、颗粒追踪测速（Particle Tacking Velocimetry，PTV）或时空图像测速（Spatiotemporal Image Velocimetry，STIV）的方法计算河流表面流速。
当时，采用雷达在该网格点的速度计算其在单位网格代表流向的分量，该分量为单位网格的代表点上的河流表面流速，公式如下：
如图4所示，取任意两个网格点A和B，可以看出，A点的速度VA并不垂直于连线，B点的速度VB则垂直于连线。
最后，输出网格区域内的所有网格点的流速结果，以图5为例，左上角网格中网格点上的箭头是平均流向，网格中各方向凌乱的箭头则是这个网格内的特征点实际流向。
综上得出，本发明利用光流法获取网格区域代表流向，替代雷达测流时，假定流向和河岸平行的前提，以实际流向代替理论流向，提高流速计算结果的准确性；当雷达无法测量垂直于立杆方向的流速，采用视频测流技术补充该区域的流速。
下面对本发明提供的基于光电融合的水流速度测量系统进行描述，下文描述的基于光电融合的水流速度测量系统与上文描述的基于光电融合的水流速度测量方法可相互对应参照。
图6是本发明实施例提供的基于光电融合的水流速度测量系统的结构示意图，如图6所示，包括：统一模块61、计算模块62、测量模块63和输出模块64，其中：
统一模块61用于获取待测量重叠区域，确定所述待测量重叠区域的多个网格点，利用所述多个网格点在所述待测量重叠区域中对多个测量设备的坐标进行统一，得到统一坐标测量区域；计算模块62用于计算所述统一坐标测量区域中的视频数据，得到所述视频数据的整体流向与测量设备的设备安装点的连线夹角；测量模块63用于测量根据所述连线夹角获得水流实际流向，基于所述水流实际流向确定采用水流测速法或采用雷达测速法获得水流表面流速；输出模块64用于在所述待测量重叠区域内获取所有网格点的水流表面流速，形成综合水流输出结果集合。
图7示例了一种电子设备的实体结构示意图，如图7所示，该电子设备可以包括：处理器(processor)710、通信接口(Communications Interface)720、存储器(memory)730和通信总线740，其中，处理器710，通信接口720，存储器730通过通信总线740完成相互间的通信。处理器710可以调用存储器730中的逻辑指令，以执行基于光电融合的水流速度测量方法，该方法包括：获取待测量重叠区域，确定所述待测量重叠区域的多个网格点，利用所述多个网格点在所述待测量重叠区域中对多个测量设备的坐标进行统一，得到统一坐标测量区域；计算所述统一坐标测量区域中的视频数据，得到所述视频数据的整体流向与测量设备的设备安装点的连线夹角；根据所述连线夹角获得水流实际流向，基于所述水流实际流向确定采用水流测速法或采用雷达测速法获得水流表面流速；在所述待测量重叠区域内获取所有网格点的水流表面流速，形成综合水流输出结果集合。
此外，上述的存储器730中的逻辑指令可以通过软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备（可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等）执行本发明各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：U盘、移动硬盘、只读存储器（ROM，Read-Only Memory）、随机存取存储器（RAM，Random Access Memory）、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。
另一方面，本发明还提供一种计算机程序产品，所述计算机程序产品包括计算机程序，计算机程序可存储在非暂态计算机可读存储介质上，所述计算机程序被处理器执行时，计算机能够执行上述各方法所提供的基于光电融合的水流速度测量方法，该方法包括：获取待测量重叠区域，确定所述待测量重叠区域的多个网格点，利用所述多个网格点在所述待测量重叠区域中对多个测量设备的坐标进行统一，得到统一坐标测量区域；计算所述统一坐标测量区域中的视频数据，得到所述视频数据的整体流向与测量设备的设备安装点的连线夹角；根据所述连线夹角获得水流实际流向，基于所述水流实际流向确定采用水流测速法或采用雷达测速法获得水流表面流速；在所述待测量重叠区域内获取所有网格点的水流表面流速，形成综合水流输出结果集合。
又一方面，本发明还提供一种非暂态计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该计算机程序被处理器执行时实现以执行上述各方法提供的基于光电融合的水流速度测量方法，该方法包括：获取待测量重叠区域，确定所述待测量重叠区域的多个网格点，利用所述多个网格点在所述待测量重叠区域中对多个测量设备的坐标进行统一，得到统一坐标测量区域；计算所述统一坐标测量区域中的视频数据，得到所述视频数据的整体流向与测量设备的设备安装点的连线夹角；根据所述连线夹角获得水流实际流向，基于所述水流实际流向确定采用水流测速法或采用雷达测速法获得水流表面流速；在所述待测量重叠区域内获取所有网格点的水流表面流速，形成综合水流输出结果集合。
以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，其中所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部模块来实现本实施例方案的目的。本领域普通技术人员在不付出创造性的劳动的情况下，即可以理解并实施。
通过以上的实施方式的描述，本领域的技术人员可以清楚地了解到各实施方式可借助软件加必需的通用硬件平台的方式来实现，当然也可以通过硬件。基于这样的理解，上述技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品可以存储在计算机可读存储介质中，如ROM/RAM、磁碟、光盘等，包括若干指令用以使得一台计算机设备（可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等）执行各个实施例或者实施例的某些部分所述的方法。
最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。
Claims (8)
1.一种基于光电融合的水流速度测量方法，其特征在于，包括：
获取待测量重叠区域，确定所述待测量重叠区域的多个网格点，利用所述多个网格点在所述待测量重叠区域中对多个测量设备的坐标进行统一，得到统一坐标测量区域；
计算所述统一坐标测量区域中的视频数据，得到所述视频数据的整体流向与测量设备的设备安装点的连线夹角；
根据所述连线夹角获得水流实际流向，基于所述水流实际流向确定采用视频测速法或采用雷达测速法获得水流表面流速；
在所述待测量重叠区域内获取所有网格点的水流表面流速，形成综合水流输出结果集合；
计算所述统一坐标测量区域中的视频数据，得到所述视频数据的整体流向与测量设备的设备安装点的连线夹角，包括：
对所述视频数据进行光流检测，获取多个网格点之间的间隔图像帧；
计算所述间隔图像帧的二维稠密流场，基于所述二维稠密流场获取单个网格点的像素平均流；
以所述像素平均流作为所述视频数据的整体流向，根据所述整体流向以及单个网格点与所述设备安装点之间的连线，确定所述连线夹角；
根据所述连线夹角获得水流实际流向，基于所述水流实际流向确定采用视频测速法或采用雷达测速法获得水流表面流速，包括：
确定流速角度阈值；
若所述连线夹角等于所述流速角度阈值，则确定所述水流实际流向与岸线平行，采用所述视频测速法计算单个网格点的所述水流表面流速；
若所述连线夹角不等于所述流速角度阈值，则确定所述水流实际流向与岸线不平行，获取单个网格点的雷达测速，以所述雷达测速与所述连线夹角的余弦值得到所述水流表面流速。
2.根据权利要求1所述的基于光电融合的水流速度测量方法，其特征在于，获取待测量重叠区域，确定所述待测量重叠区域的多个网格点，利用所述多个网格点在所述待测量重叠区域中对多个测量设备的坐标进行统一，得到统一坐标测量区域之前，还包括：
确定水流覆盖范围，在所述水流覆盖范围的单侧岸边的设备安装点设置超高频雷达和视频流速仪；
所述超高频雷达对所述水流覆盖范围进行侧扫，采集雷达数据；
所述视频流速仪对所述水流覆盖范围进行拍摄，采集视频数据。
3.根据权利要求2所述的基于光电融合的水流速度测量方法，其特征在于，获取待测量重叠区域，确定所述待测量重叠区域的多个网格点，利用所述多个网格点在所述待测量重叠区域中对多个测量设备的坐标进行统一，得到统一坐标测量区域，包括：
根据预设划分密度对所述待测量重叠区域进行网格划分，获得所述多个网格点；
对所述视频流速仪进行相机标定，将所述多个网格点的相机像素坐标转换为实际地理坐标，使所述相机像素坐标对应的相机网格坐标系与所述实际地理坐标对应的雷达侧扫坐标系进行统一，获得统一坐标系；
将所述统一坐标系与所述待测量重叠区域进行对齐，获取所述统一坐标测量区域。
4.根据权利要求1所述的基于光电融合的水流速度测量方法，其特征在于，所述视频测速法包括光流法测速OPV、粒子图像测速PIV、颗粒追踪测速PTV和时空图像测速STIV。
5.一种基于光电融合的水流速度测量系统，其特征在于，包括：
统一模块，用于获取待测量重叠区域，确定所述待测量重叠区域的多个网格点，利用所述多个网格点在所述待测量重叠区域中对多个测量设备的坐标进行统一，得到统一坐标测量区域；
计算模块，用于计算所述统一坐标测量区域中的视频数据，得到所述视频数据的整体流向与测量设备的设备安装点的连线夹角；
测量模块，用于测量根据所述连线夹角获得水流实际流向，基于所述水流实际流向确定采用视频测速法或采用雷达测速法获得水流表面流速；
输出模块，用于在所述待测量重叠区域内获取所有网格点的水流表面流速，形成综合水流输出结果集合；
所述计算模块具体用于：
对所述视频数据进行光流检测，获取多个网格点之间的间隔图像帧；
计算所述间隔图像帧的二维稠密流场，基于所述二维稠密流场获取单个网格点的像素平均流；
以所述像素平均流作为所述视频数据的整体流向，根据所述整体流向以及单个网格点与所述设备安装点之间的连线，确定所述连线夹角；
所述测量模块具体用于：
确定流速角度阈值；
若所述连线夹角等于所述流速角度阈值，则确定所述水流实际流向与岸线平行，采用所述视频测速法计算单个网格点的所述水流表面流速；
若所述连线夹角不等于所述流速角度阈值，则确定所述水流实际流向与岸线不平行，获取单个网格点的雷达测速，以所述雷达测速与所述连线夹角的余弦值得到所述水流表面流速。
6.一种电子设备，包括存储器、处理器及存储在所述存储器上并可在所述处理器上运行的计算机程序，其特征在于，所述处理器执行所述程序时实现如权利要求1至4任一项所述基于光电融合的水流速度测量方法。
7.一种非暂态计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，所述计算机程序被处理器执行时实现如权利要求1至4任一项所述基于光电融合的水流速度测量方法。
8.一种计算机程序产品，包括计算机程序，其特征在于，所述计算机程序被处理器执行时实现如权利要求1至4任一项所述基于光电融合的水流速度测量方法。
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Citations (2)
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| CN115015904A (zh) * | 2022-04-28 | 2022-09-06 | 厦门四信通信科技有限公司 | 一种基于雷达与摄像头融合测速方法、系统、设备及存储介质 |
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