一种基于天空偏振背景移动的风场测量方法和系统与流程

1.本发明涉及风场测量技术领域，尤其涉及一种基于天空偏振背景移动的风场测量方法和系统。


背景技术：

2.大气风场测量在航空航天、污染物扩散等评估中的具有重要的作用，目前大气风场测量的主要手段为通过声雷达、微波雷达和激光雷达进行测量，而这些测量设备往往需要耗费较大的资金、物资投入，因此，其在使用时，虽然精度上较为理想，但是在灵活性、测量区域转移切换上和低成本方面还存在较大的局限性。
3.随着图像摄取技术和照片拟合技术的日益成熟，目前已有大量研究人员发表了通过多张图片进行定位图片中相同元素的三维坐标，而具有高清图像摄取模块的手持设备目前已经广泛销售，例如，手机、平板电脑等，同时，现有手持终端亦有加载大量传感器以令手持终端持有人方便查阅其当前的地理位置、手持终端姿态等，若是能够利用图像摄取设备来获取天空偏振背景，根据多张图片结合去获取的时间差来估算大气风场，以实现风场信息估算，那么将会大大方便于大气风场的测量，提高检测人员的操作灵活性、数据获取效率和降低检测成本。


技术实现要素：

4.有鉴于此，本发明的目的在于提出一种实施可靠、操作便利且使用灵活的基于天空偏振背景移动的风场测量方法和系统。
5.为了实现上述的技术目的，本发明所采用的技术方案为：
6.一种基于天空偏振背景移动的风场测量方法，其包括：
7.s01、通过多个装载有偏振镜的图像摄取设备以不同拍摄角度对天空预设区域进行图像摄取，获得多个天空图像；
8.s02、对所获得的天空图像进行信息标注，然后存储生成天空图像集；其中，所述信息标注的内容至少包括天空图像的拍摄时间点，拍摄该天空图像的图像摄取设备的位置信息；
9.s03、按预设条件在天空预设区域中确定目标对象；
10.s04、根据目标对象的特征在天空图像集中进行匹配，获得多张具有目标对象的天空图像，再将拍摄时间点相同的天空图像分为一组，获得至少两组天空图像，其中，每组天空图像中的天空图像数量至少为三张以上，且对应拍摄的图像摄取设备均不同；
11.s05、根据同组天空图像中的至少三张以上天空图像和与其关联的图像摄取设备的位置信息，确定该组天空图像中目标对象的位置信息；
12.s06、根据至少两组天空图像对应的拍摄时间点和目标对象的位置信息，进行反演目标对象所在区域的风场，进而获得风场信息。
13.作为一种可能的实施方式，进一步，本方案s01中，每个图像摄取设备均具有两个
以上摄像头，且两个以上摄像头以不完全相同的对焦参数进行同步拍摄，摄取所得的照片按预设条件进行处理后，生成天空图像；
14.其中，多个图像摄取设备的图像摄取范围完全覆盖天空预设区域；
15.另外，多个图像摄取设备中，至少包括与其中一图像摄取设备的图像摄取范围重合度达到30％～70％的另一图像摄取设备。
16.作为一种较优的选择实施方式，优选的，本方案s01中，图像摄取设备的两个以上摄像头以多点对焦方式对天空预设区域进行自动对焦，以获得对焦参数和进行拍摄，当两个以上摄像头的对焦参数均相同时，重新执行对焦，以令不同摄像头的对焦参数不完全相同，且两个以上摄像头以不完全相同的对焦参数进行同步拍摄，以获得符合预设要求的多个天空图像并上传至服务器。
17.作为一种较优的选择实施方式，优选的，本方案s02中，对所获得的天空图像进行信息标注前，还对图像摄取设备两个以上摄像头拍摄所获得的图像进行非天空纯色背景的元素定位、选取，然后剔除仅有天空纯色背景和干扰元素的天空图像，再对剩余天空图像进行清晰度判断，最后将元素清晰度最高的图片进行保留，以使得同一天空区域的天空图像中，每个非天空纯色背景的元素均对应有一张天空图像，生成至少一张天空图像。
18.作为一种较优的选择实施方式，优选的，本方案s02中，对所获得的天空图像进行信息标注时，还对天空图像中非天空纯色背景的元素进行轮廓标注，以及根据该元素的轮廓标注对其进一步标记参考点，该参考点的数量为至少一个，当为一个时，其为轮廓标注的几何中心，当大于一个时，至少有一个参考点位于轮廓标注的几何中心。
19.作为一种较优的选择实施方式，优选的，本方案s03中，按预设条件在天空预设区域中确定目标对象的方式包括：通过在符合预设条件的天空图像中进行指定目标对象，当所指定的目标对象在天空图像中的信息标注中具有轮廓标注时，确定该目标对象符合要求，然后对其进行特征提取。
20.作为一种较优的选择实施方式，优选的，本方案s03中，所述目标对象的边缘完全位于天空图像中，且其在天空图像中的占有比例大于5％，小于40％。
21.作为一种较优的选择实施方式，优选的，本方案所述目标对象为仅受自身重力和风场作用力而飘于天空中，其包括云朵、脱线风筝、脱线气球、树叶。
22.作为一种较优的选择实施方式，优选的，本方案s01中，装载于图像摄取设备上的偏振镜用于过滤拍摄环境中的杂散光。
23.基于上述，本发明还提供手持终端作为图像摄取设备在大气风场测量中的应用，其包括上述所述的基于天空偏振背景移动的风场测量方法；
24.其中，所述手持终端为带有通讯模块、影像摄取模块、位姿传感器和定位模块的手机、手持平板电脑或摄像机；
25.另外，所述影像摄取模块的镜头上设置有偏振镜。
26.基于上述，本发明还提供一种基于天空偏振背景移动的风场测量系统，其包括：
27.图像摄取设备，为多个且均装载有偏振镜，多个图像摄取设备以不同拍摄角度对天空预设区域进行图像摄取，获得多个天空图像；
28.存储单元，用于存储图像摄取设备拍摄所得的天空图像；
29.信息标注单元，用于对所获得的天空图像进行信息标注，然后存储生成天空图像
集；其中，所述信息标注的内容至少包括天空图像的拍摄时间点，拍摄该天空图像的图像摄取设备的位置信息；
30.目标确定单元，用于按预设条件在天空预设区域中确定目标对象；
31.数据匹配单元，用于根据目标对象的特征在天空图像集中进行匹配，获得多张具有目标对象的天空图像，再将拍摄时间点相同的天空图像分为一组，获得至少两组天空图像，其中，每组天空图像中的天空图像数量至少为三张以上，且对应拍摄的图像摄取设备均不同；
32.目标定位单元，用于根据同组天空图像中的至少三张以上天空图像和与其关联的图像摄取设备的位置信息，确定该组天空图像中目标对象的位置信息；
33.数据处理单元，用于根据至少两组天空图像对应的拍摄时间点和目标对象的位置信息，进行反演目标对象所在区域的风场，进而获得风场信息。
34.基于上述，本发明还提供一种计算机可读的存储介质，其特征在于：所述的存储介质中存储有至少一条指令、至少一段程序、代码集或指令集，所述的至少一条指令、至少一段程序、代码集或指令集由处理器加载并执行实现上述所述的基于天空偏振背景移动的风场测量方法。
35.采用上述的技术方案，本发明与现有技术相比，其具有的有益效果为：本方案巧妙性通过多角度图像采集的方式对天空预设区域进行图像摄取，然后对天空图像中的目标对象进行定位、选取和结合图像摄取设备的位置信息来还原目标对象的位置(在预设参照或虚拟坐标系下的位置)，继而以根据时间点来划分的不同组天空图像中目标对象的位置变化，来判断其轨迹，从而反演出风场和进一步获得风场信息，本方案在方便风场信息估算的情况下，降低了设备使用要求，同时借助服务器的算力性能进行后处理图像摄取设备所获得的天空图像，能够实现高速响应反馈的效果，为风场测量提成一新思路和方向。
附图说明
36.为了更清楚地说明本发明实施例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，下面描述中的附图仅仅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。
37.图1是本发明方案风场测量方法的简要实施流程示意图；
38.图2是本发明方案通过手持终端作为图像摄取设备来获取天空图像的简要示意图；
39.图3是本发明方案系统的简要模块单元连接示意图。
具体实施方式
40.下面结合附图和实施例，对本发明作进一步的详细描述。特别指出的是，以下实施例仅用于说明本发明，但不对本发明的范围进行限定。同样的，以下实施例仅为本发明的部分实施例而非全部实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
41.结合图1所示，一种基于天空偏振背景移动的风场测量方法，其包括：
42.s01、通过多个装载有偏振镜的图像摄取设备以不同拍摄角度对天空预设区域进行图像摄取，获得多个天空图像；
43.s02、对所获得的天空图像进行信息标注，然后存储生成天空图像集；其中，所述信息标注的内容至少包括天空图像的拍摄时间点，拍摄该天空图像的图像摄取设备的位置信息；
44.s03、按预设条件在天空预设区域中确定目标对象；
45.s04、根据目标对象的特征在天空图像集中进行匹配，获得多张具有目标对象的天空图像，再将拍摄时间点相同的天空图像分为一组，获得至少两组天空图像，其中，每组天空图像中的天空图像数量至少为三张以上，且对应拍摄的图像摄取设备均不同；
46.s05、根据同组天空图像中的至少三张以上天空图像和与其关联的图像摄取设备的位置信息，确定该组天空图像中目标对象的位置信息；
47.s06、根据至少两组天空图像对应的拍摄时间点和目标对象的位置信息，进行反演目标对象所在区域的风场，进而获得风场信息。
48.本方案s01中，装载于图像摄取设备上的偏振镜用于过滤拍摄环境中的杂散光，以避免图像摄取设备所拍摄的天空图像受杂散光影响，从而提高拍摄图像的质量。
49.而在此基础上，由于天空图像中可能存在一个以上可作为风场测量的参照物(潜在目标对象)，而采用单摄像头的情况下，图像摄取设备在同一时间点下，仅能拍摄一幅图像，即使采用高速拍摄的方式，图像之间也存在较小的时差，为了能够稳定获得潜在目标对象的清晰度，本方案中，每个图像摄取设备均具有两个以上摄像头，且两个以上摄像头以不完全相同的对焦参数进行同步拍摄，拍摄频率按预设频率值，例如每秒拍摄1次、2次、3次、4次、5次等，摄取所得的照片按预设条件进行处理后，生成天空图像。
50.其中，多个图像摄取设备的图像摄取范围完全覆盖天空预设区域；
51.另外，多个图像摄取设备中，至少包括与其中一图像摄取设备的图像摄取范围重合度达到30％～70％的另一图像摄取设备，采用图像摄取范围具有一定重合度的方式，能够避免出现天空区域拍摄死角，同时，在潜在目标对象由其中一或多个图像摄取设备拍摄的区域转移至另一或另外多个图像摄取设备的拍摄范围时，其轨迹能够被直观、方便地获得。
52.除此之外，作为一种较优的选择实施方式，优选的，本方案s01中，图像摄取设备的两个以上摄像头以多点对焦方式对天空预设区域进行自动对焦，以获得对焦参数和进行拍摄，当两个以上摄像头的对焦参数均相同时，重新执行对焦，以令不同摄像头的对焦参数不完全相同，且两个以上摄像头以不完全相同的对焦参数进行同步拍摄，以获得符合预设要求的多个天空图像并上传至服务器。
53.本方案中，图像摄取设备仅参与天空图像拍摄的工作以及极少量的其他辅助工作，这样可以降低图像摄取设备的硬件要求，而所拍摄的天空图像可以由后台服务器进行处理，借助位于云端或后台服务器的高性能，能够为后续的风场测量提供较高的处理效率和准确度。
54.由于天空背景可能存在仅有纯色背景或无其他参考价值目标对象的情况，为了能够节约后台的存储资源和降低后续数据匹配的工作量，以提高处理效率，作为一种较优的选择实施方式，优选的，本方案s02中，对所获得的天空图像进行信息标注前，还对图像摄取
设备两个以上摄像头拍摄所获得的图像进行非天空纯色背景的元素定位、选取，然后剔除仅有天空纯色背景和干扰元素(例如飞机、飞鸟等具有除风场、自重以外第三牵引力或驱动力的飘浮物)的天空图像，再对剩余天空图像进行清晰度判断，最后将元素清晰度最高的图片进行保留，以使得同一天空区域的天空图像中，每个非天空纯色背景的元素均对应有一张天空图像，生成至少一张天空图像。
55.其中，对天空图像进行元素定位、判断定位的元素是否为干扰元素以及天空图像是否为天空纯色背景可以借助于经训练的神经网络来辅助，而神经网络的训练方式亦是现有文献以揭示的，因此，此处便不再对其进行赘述。
56.在风场作用下，天空中的目标对象会受力发生移动，而在该情况下，图像摄取设备在不同时间点所拍摄的天空图像中，目标对象会出现在天空图像的不同位置，而多个时间点下具有目标对象的天空图像进行数据关联，即可粗略获得该目标对象在天空中的移动轨迹，而该移动轨迹可作为后续反演风场的重要数据，为了提高反演的可靠性，作为一种较优的选择实施方式，优选的，本方案s02中，对所获得的天空图像进行信息标注时，还对天空图像中非天空纯色背景的元素进行轮廓标注，以及根据该元素的轮廓标注对其进一步标记参考点，该参考点的数量为至少一个，当为一个时，其为轮廓标注的几何中心，当大于一个时，至少有一个参考点位于轮廓标注的几何中心，其余参考点位于目标对象的边缘，且所有相邻参考点进行的虚拟连线不形成规则形的轮廓，即不形成圆形、矩形或其他规则的多边形。
57.其中，本方案在天空图像中进行轮廓标注的形式为二维轮廓数据，其作为中间数据进行预标注，后续s05根据同组天空图像中的至少三张以上天空图像和与其关联的图像摄取设备的位置信息，确定该组天空图像中目标对象的位置信息时，所获得的目标对象位置信息存在一定的误差，而该误差在估算目标对象位置存在相应的容错性，即误差可允许，而对于多张天空图像如何选择最后参考点的问题，本方案可以通过择一方式，亦可通过多个天空图像目标位置进行按预设权重进行拟合的形式，例如：
58.x＝n1×
x1+n2×
x2+
……
nm×
xm59.n1+n2+
……
n1＝1
60.其中，xm为经位置确定后，不同天空图像参考点的x方向(按预设方式构建二维、三维参考坐标)位置，nm为xm对应的权重值，其为小于1的正数。
61.需要说明的是，当仅有一个参考点时，其在后续s06中获得二维风场信息的参考性较佳，因为一个参考对象难以获得目标对象受风场影响而发生的姿态改变，而当引入两个以上参考点时，可以形成参考线，采用参考线的形式，可以更好地对目标对象姿态的变化进行获取。但是，具有两个以上参考点时，至少有一个参考点位于轮廓标注的几何中心，其余参考点位于目标对象的边缘，且所有相邻参考点进行的虚拟连线不形成规则形的轮廓，即不形成圆形、矩形或其他规则的多边形，因为规则的轮廓在目标对象发生旋转时，其形态可能不会发生明显的偏移变化，例如圆形轮廓若是围绕其圆心旋转，则旋转后的形态与未旋转时的几乎一致，不易被发生漂浮状态发生变化，在此情况下，可以通过获得参考点的姿态改变，以获得更为精细的风场信息，例如风场以特定角度进行作用于目标对象时，令目标对象发生旋转或其他非单向移动的情况可以被多点参考点进行体现。
62.而需要进一步说明的是，通过三张以上图片结合拍摄设备的位置信息来推导目标对象的实际位置，从而将其体现在建立的三维虚拟坐标系中的相关研究已有现有技术支
持，例如在机械零部件扫描领域中，通过机械零部件的多角度照片以复原构建机械零部件的三维模型，通过多角度图片获取远方景物的实际位置等，本方案巧妙性将其转用至风场测量中的目标对象实际位置确定，因此，不再对其进行计算机理赘述，而需要明白的是，本方案引入的参考点策略以提高目标对象的轨迹记录是本方案特有的机制。
63.本方案所述目标对象为仅受自身重力和风场作用力而飘于天空中，其包括云朵、脱线风筝、脱线气球、树叶。
64.本方案中，所以提及的目标对象均为具有独立边缘轮廓的目标对象，其不属于一个整体对象的局部分割，因为将一个整体对象进行局部分割的方式会增大参考的误差，以云朵或飞机产生的尾迹为例，若是对云朵或尾迹进行分割，令其形成多个子目标对象，则会因为同一云朵，不同区域的云朵相互之间的受力不同而导致在轨迹判断时，发生干扰，例如大气中的局部乱流对云朵局部进行作用成为干扰因素，除此之外，例如飞机尾迹或其他细长的目标对象容易因为跨幅较大，而使得其局部受到风场乱流的影响造成测量干扰，也不适合作为目标对象，因此，本方案s03中，所述目标对象的边缘完全位于天空图像中，且其在天空图像中的占有比例大于5％，小于40％。而本方案中，目标对象适宜团状、块状的云朵或类似漂浮的参考对象，而对于目标对象的选择方式上，作为一种较优的选择实施方式，优选的，本方案s03中，按预设条件在天空预设区域中确定目标对象的方式包括：通过在符合预设条件的天空图像中进行指定目标对象，当所指定的目标对象在天空图像中的信息标注中具有轮廓标注时，确定该目标对象符合要求，然后对其进行特征提取。除此之外，还可以通过将图像摄取设备所摄取的天空图像建立成数字孪生模型，通过远程在数字孪生模型中选择目标对象来实现目标对象的预选反馈，再结合前述判断规则进行确定目标对象。
65.而在目标对象的轨迹拟合上，可以通过将同一参考点在不同时间点的位置进行拟合成数学模型关系，即建立关于参考点位置变化的三维坐标系，然后根据不同时间点参考点的位置关系，拟合表明参考点位置变化和时间关系的三维数学模型，从而进一步实现对目标对象在风场作用下的位置、状态的预测，以此进行反推所估算出的风场信息，例如，获得三维数学模型后，输入未来时间点，然后获得参考点的预测位置，继而在未来时间点到达后，判断实际位置和预测位置的距离差，从而获知三维数学模型的可靠性和粗略判断风场是否为稳定风场，即，非稳定风场的情况下，其风速、风向可能是实时变化的，而前述根据天空图像获取的风场信息在时间线上的参考价值是有时限的。而目标对象具有多个参考点的情况下，对每个参考点的轨迹进行拟合三维数学模型，可以进一步粗略获得目标对象在姿态变化的情况下，风场以何种风向作用于目标对象。
66.本实施例方案中，图像摄取设备的形式可以为多样的，其可以为特定的图像摄取设备，也可以是现有具有图像摄取及数据传输功能的设备方案，结合图2所示，基于上述，本实施例方案还提供手持终端作为图像摄取设备在大气风场测量中的应用，其包括上述所述的基于天空偏振背景移动的风场测量方法；
67.其中，所述手持终端为带有通讯模块、影像摄取模块、位姿传感器和定位模块的手机、手持平板电脑或摄像机；
68.另外，所述影像摄取模块的镜头上设置有偏振镜。
69.结合图3所示，基于上述，本发明还提供一种基于天空偏振背景移动的风场测量系统，其包括：
70.图像摄取设备，为多个且均装载有偏振镜，多个图像摄取设备以不同拍摄角度对天空预设区域进行图像摄取，获得多个天空图像；
71.存储单元，用于存储图像摄取设备拍摄所得的天空图像；
72.信息标注单元，用于对所获得的天空图像进行信息标注，然后存储生成天空图像集；其中，所述信息标注的内容至少包括天空图像的拍摄时间点，拍摄该天空图像的图像摄取设备的位置信息；
73.目标确定单元，用于按预设条件在天空预设区域中确定目标对象；
74.数据匹配单元，用于根据目标对象的特征在天空图像集中进行匹配，获得多张具有目标对象的天空图像，再将拍摄时间点相同的天空图像分为一组，获得至少两组天空图像，其中，每组天空图像中的天空图像数量至少为三张以上，且对应拍摄的图像摄取设备均不同；
75.目标定位单元，用于根据同组天空图像中的至少三张以上天空图像和与其关联的图像摄取设备的位置信息，确定该组天空图像中目标对象的位置信息；
76.数据处理单元，用于根据至少两组天空图像对应的拍摄时间点和目标对象的位置信息，进行反演目标对象所在区域的风场，进而获得风场信息。
77.另外，在本发明各个实施方式中的各功能单元可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中。上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能单元的形式实现。
78.其中，存储单元、信息标注单元、目标确定单元、数据匹配单元、目标定位单元和数据处理单元均可以集成于服务器中进行使用，而集成的单元如果以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全部或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)或处理器(processor)执行本发明各个实施方式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-onlymemory)、随机存取存储器(ram，randomaccessmemory)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。
79.以上所述仅为本发明的部分实施例，并非因此限制本发明的保护范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效装置或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。

技术特征：
1.一种基于天空偏振背景移动的风场测量方法，其特征在于，包括：s01、通过多个装载有偏振镜的图像摄取设备以不同拍摄角度对天空预设区域进行图像摄取，获得多个天空图像；s02、对所获得的天空图像进行信息标注，然后存储生成天空图像集；其中，所述信息标注的内容至少包括天空图像的拍摄时间点，拍摄该天空图像的图像摄取设备的位置信息；s03、按预设条件在天空预设区域中确定目标对象；s04、根据目标对象的特征在天空图像集中进行匹配，获得多张具有目标对象的天空图像，再将拍摄时间点相同的天空图像分为一组，获得至少两组天空图像，其中，每组天空图像中的天空图像数量至少为三张以上，且对应拍摄的图像摄取设备均不同；s05、根据同组天空图像中的至少三张以上天空图像和与其关联的图像摄取设备的位置信息，确定该组天空图像中目标对象的位置信息；s06、根据至少两组天空图像对应的拍摄时间点和目标对象的位置信息，进行反演目标对象所在区域的风场，进而获得风场信息。2.如权利要求1所述的基于天空偏振背景移动的风场测量方法，其特征在于，s01中，每个图像摄取设备均具有两个以上摄像头，且两个以上摄像头以不完全相同的对焦参数进行同步拍摄，摄取所得的照片按预设条件进行处理后，生成天空图像；其中，多个图像摄取设备的图像摄取范围完全覆盖天空预设区域；另外，多个图像摄取设备中，至少包括与其中一图像摄取设备的图像摄取范围重合度达到30%～70%的另一图像摄取设备。3.如权利要求2所述的基于天空偏振背景移动的风场测量方法，其特征在于，s01中，图像摄取设备的两个以上摄像头以多点对焦方式对天空预设区域进行自动对焦，以获得对焦参数和进行拍摄，当两个以上摄像头的对焦参数均相同时，重新执行对焦，以令不同摄像头的对焦参数不完全相同，且两个以上摄像头以不完全相同的对焦参数进行同步拍摄，以获得符合预设要求的多个天空图像并上传至服务器。4.如权利要求3所述的基于天空偏振背景移动的风场测量方法，其特征在于，s02中，对所获得的天空图像进行信息标注前，还对图像摄取设备两个以上摄像头拍摄所获得的图像进行非天空纯色背景的元素定位、选取，然后剔除仅有天空纯色背景和干扰元素的天空图像，再对剩余天空图像进行清晰度判断，最后将元素清晰度最高的图片进行保留，以使得同一天空区域的天空图像中，每个非天空纯色背景的元素均对应有一张天空图像，生成至少一张天空图像。5.如权利要求4所述的基于天空偏振背景移动的风场测量方法，其特征在于，s02中，对所获得的天空图像进行信息标注时，还对天空图像中非天空纯色背景的元素进行轮廓标注，以及根据该元素的轮廓标注对其进一步标记参考点，该参考点的数量为至少一个，当为一个时，其为轮廓标注的几何中心，当大于一个时，至少有一个参考点位于轮廓标注的几何中心。6.如权利要求1所述的基于天空偏振背景移动的风场测量方法，其特征在于，s03中，按预设条件在天空预设区域中确定目标对象的方式包括：通过在符合预设条件的天空图像中进行指定目标对象，当所指定的目标对象在天空图像中的信息标注中具有轮廓标注时，确定该目标对象符合要求，然后对其进行特征提取。
7.如权利要求6所述的基于天空偏振背景移动的风场测量方法，其特征在于，s03中，所述目标对象的边缘完全位于天空图像中，且其在天空图像中的占有比例大于5%，小于40%；所述目标对象为仅受自身重力和风场作用力而飘于天空中，其包括云朵、脱线风筝、脱线气球、树叶；s01中，装载于图像摄取设备上的偏振镜用于过滤拍摄环境中的杂散光。8.手持终端作为图像摄取设备在大气风场测量中的应用，其特征在于，其包括权利要求1至7之一所述的基于天空偏振背景移动的风场测量方法；其中，所述手持终端为带有通讯模块、影像摄取模块、位姿传感器和定位模块的手机、手持平板电脑或摄像机；另外，所述影像摄取模块的镜头上设置有偏振镜。9.一种基于天空偏振背景移动的风场测量系统，其特征在于，其包括：图像摄取设备，为多个且均装载有偏振镜，多个图像摄取设备以不同拍摄角度对天空预设区域进行图像摄取，获得多个天空图像；存储单元，用于存储图像摄取设备拍摄所得的天空图像；信息标注单元，用于对所获得的天空图像进行信息标注，然后存储生成天空图像集；其中，所述信息标注的内容至少包括天空图像的拍摄时间点，拍摄该天空图像的图像摄取设备的位置信息；目标确定单元，用于按预设条件在天空预设区域中确定目标对象；数据匹配单元，用于根据目标对象的特征在天空图像集中进行匹配，获得多张具有目标对象的天空图像，再将拍摄时间点相同的天空图像分为一组，获得至少两组天空图像，其中，每组天空图像中的天空图像数量至少为三张以上，且对应拍摄的图像摄取设备均不同；目标定位单元，用于根据同组天空图像中的至少三张以上天空图像和与其关联的图像摄取设备的位置信息，确定该组天空图像中目标对象的位置信息；数据处理单元，用于根据至少两组天空图像对应的拍摄时间点和目标对象的位置信息，进行反演目标对象所在区域的风场，进而获得风场信息。10.一种计算机可读的存储介质，其特征在于：所述的存储介质中存储有至少一条指令、至少一段程序、代码集或指令集，所述的至少一条指令、至少一段程序、代码集或指令集由处理器加载并执行实现如权利要求1至7之一所述的基于天空偏振背景移动的风场测量方法。

技术总结
本发明公开了一种基于天空偏振背景移动的风场测量方法和系统，本方案巧妙性通过多角度图像采集的方式对天空预设区域进行图像摄取，然后对天空图像中的目标对象进行定位、选取和结合图像摄取设备的位置信息来还原目标对象的位置（在预设参照或虚拟坐标系下的位置），继而以根据时间点来划分的不同组天空图像中目标对象的位置变化，来判断其轨迹，从而反演出风场和进一步获得风场信息，本方案在方便风场信息估算的情况下，降低了设备使用要求，同时借助服务器的算力性能进行后处理图像摄取设备所获得的天空图像，能够实现高速响应反馈的效果，为风场测量提成一新思路和方向。为风场测量提成一新思路和方向。为风场测量提成一新思路和方向。


技术研发人员：盛林 季玉成 蔡福海 高冬美 史剑峰
受保护的技术使用者：江苏省特种设备安全监督检验研究院
技术研发日：2023.04.12
技术公布日：2023/8/14