1.一种河道泡漩结构识别方法，其特征在于，包括以下步骤：

1)通过相机采集获取河道水面的图像数据，对获取的河流表面流态图像进行预处理，并计算水面的单帧脉动速度场；

2)通过单帧脉动速度场的散度特征确定当前泡漩中心位置；

3)以步骤1)步骤2)为前提条件，完成当前泡漩中心位置定位之后，采用标准化泡漩速度场模板对泡漩区域散度场进行滤波，并选取合适阈值提取泡漩区域，得到当前泡漩边缘范围。

2.如权利要求1所述的河道泡漩结构识别方法，其特征在于，本方法1)步骤中，运用粒子图像测速方法，采用单帧速度场去掉平均流动特征得到能够反映泡漩内部向外扩张的单帧脉动速度场；

具体的计算过程为：先对t0时刻的瞬时流场流速计算结果u、v分别进行均值滤波，得到该时刻的滤波速度场U、V：式中：u(i，j)：(i，j)点沿流向的瞬时速度(流向速度)(m/s)；v(i，j)：(i，j)点沿河宽方向的瞬时速度(横向速度)(m/s)；U(i，j)：(i，j)点均值滤波流向速度(m/s)；V(i，j)：(i，j)点均值滤波横向速度(m/s)。

3.如权利要求2所述的河道泡漩结构识别方法，其特征在于，2)步骤中，引入二维散度作为指标量，根据下述公式(1)，对当前泡漩中心进行定位：式中： 为水面(x,y)处的散度值；Fx为点(x,y)沿x方向的速度分量；Fy为点(x,y)沿y方向的速度分量；当 表示该点有散发通量的正源，即当前泡漩中心位置。

4.如权利要求2所述的河道泡漩结构识别方法，其特征在于，本方法2)步骤中，在瞬态流场的基础上，计算各点(i，j)的散度div(i，j)；并按照以下方式判定，当div(i，j)＞0时表示该点有散发通量的正源，即发散源，则说明该区域具有向外扩张的泡漩结构；当表示该点有吸收通量的负源，即吸收源；当 表示该点无源；剔除 范围。

5.如权利要求4所述的河道泡漩结构识别方法，其特征在于，本方法2)步骤中在剔除范围之后，引入区域流态模式判别方法；构建以点(i，j)为坐标原点O的直角坐标系XOY，将该点(i，j)相邻的8个速度矢量均分解到各自所在象限坐标轴上，得到沿坐标轴的

4个方向的速度矢量，构成特征组成的泡漩中心点矢量判别模式：

式中：U+为各点的流向正方向的合速度(m/s)；U-为各点的流向负方向的合速度(m/s)；V+为各点的横向正方向的合速度(m/s)；V-为各点的横向负方向的合速度(m/s)。

运用该判别条件遍历全部可疑点，剔除div(i，j)＞0，确定出泡漩中心区域。

6.如权利要求2所述的河道泡漩结构识别方法，其特征在于，本方法3)步骤中，具体包括以下分步骤：①定义泡漩中心点(i，j)为坐标原点，且为强度为2q的点源，则该点源流动的势函数为:式中：x,y为以中心点(i，j)为原点的质点坐标，用于描述点源周围点距离点源的距离。

则其流动速度分布为：

则单位强度点源周围的流动速度分布ωM为：

式中：u(x，y)为点(x，y)处的流向速度(m/s)；v(x，y)为点(x，y)处的横向速度(m/s)；ωM(u，v)为利用单位强度点源势函数计算得到的标准化泡漩速度场算子；

②运用标准化速度场卷积算子ωM(u，v)对泡漩区域合速度场(u，v)进行滤波：式中：ωD：实际速度场；ωM：标准化速度场卷积算子；ωconv(k，l)：在ωD(k，l)处所计算出的新散度值；m：ωM的行数；n：ωM的列数；k：ωD的行数；l：ωD的列数；其中，点(k，l)周围模板范围内空值用0填充；

③选取合适阈值确定泡漩范围及边界：

将所有可疑区域的滤波结果分别进行归一化处理和均值滤波，选取统一阈值ε，保留结果中ωconv(k，l)≥ε部分；对于存在两个峰值的区域，仅保留范围较大的结果，获得各泡漩较为平滑的轮廓，最终完成泡漩范围提取。

7.一种河道泡漩结构识别跟踪方法，其特征在于，采用了上述权利要求1-6任一权利要求的河道泡漩结构识别方法实现对当前河道泡漩结构的识别，还包括下述步骤：

4)对泡漩结构的运动进行追踪：即在泡漩结构识别算法结果的基础上，结合相关性计算方法，根据当前帧泡漩中心速度预估泡漩运动路径及其在后续帧的位置区间，并对两个区域的速度场进行相关性计算，完成连续帧的泡漩结构快速匹配追踪。

8.如权利要求7所述的河道泡漩结构识别跟踪方法，其特征在于，4)步骤具体包括以下分步骤：①定义当前帧图像为Tn(n＝1，2，3，...)，根据泡漩识别定位及范围确定的结果，将图像转化为二值图像(其中泡漩范围区域为1，无泡漩区域为0)；

②将Tn的二值图像中的每一个泡漩进行划分，作为分别各自的检测模板，记作 其中右上角标m为泡漩编号(m＝1，2，3，...)；

③通过Tn中第m个泡漩的中心区域平均滤波速度 估计泡漩在Tn+1中的位置，进而确定模板的搜索范围 预估计范围的新的中心点坐标表示为：

式中： 为第n帧中第m个泡漩区域的中心点坐标，F为视频每秒采样帧数；

④将Tn+1内的预估泡漩区域 与 进行归一化互相关，定义图像检测区域与模板的互相关系数为γm，有：

式中：f是图像；t是模板； 是模板下方区域f(x，y)的平均值；是模板均值；下标n代表图像帧数，上标m代表泡漩目标编号；

由许瓦兹不等式，有|γ|≤1；当式中

时，γ＝1；当

和 不相关时，γ＝0；当

和 有某种程度相似时，|γ|∈(0，1)；

在γ取得最大值γmax时，可得到该处为Tn+1内的对应位置；

⑤逐帧计算泡漩监测视频，获取各泡漩的中心点匹配对序列及位移场，拟合出泡漩运动路径。

9.一种河道通航预警方法，包括以下步骤：a在河道泡漩河段的岸边或者河中岛上架设高架，高架上架设广角镜头相机，广角镜头相机和计算机相连，广角镜头相机拍摄范围包括河道泡漩整体范围以及河道泡漩整体范围上下游距离足够船舶预警空间范围；b依靠广角镜头相机实施拍摄监控，当拍摄到有船舶到达时，根据权利要求7或权利要求8所述的河道泡漩结构识别跟踪方法，获得当前泡漩位置，以及后续泡漩运动路径；c根据预先获知的泡漩运动路径，划分河道内各区域的碍航风险等级；d根据碍航风险等级划分结果，规划出船舶安全通航航线，并将船舶安全通航航线信息通知船舶；e每隔一段时间间隔，重复步骤b-d，直到船舶驶出河道泡漩整体范围。

10.如权利要求9所述的河道通航预警方法，其特征在于，步骤a中，河道泡漩整体范围由历史监控获得的泡漩运动最远距离得到；

步骤d中，船舶安全通航航线，以船舶在保持风险最低的基础上，路径最短为原则进行规划；

步骤d中将预先获知的泡漩运动路径信息和船舶安全通航航线信息一起通知船舶；

e步骤中，时间间隔随船舶逐渐靠近河道泡漩而逐渐缩短，又随船舶逐渐远离河道泡漩而逐渐增长。