[發明專利]一種基于雙目視覺的海浪高程測量實驗裝置和方法

在審

• 申請號: 201910976973.1
• 申請日: 2019-10-15
• 公開（公告）號: CN110763189A
• 公開（公告）日: 2020-02-07
• 發明（設計）人: 陳世同;聶文哲;趙玉新;王珍珍;吳桐;曹欣
• 申請（專利權）人: 哈爾濱工程大學
• 主分類號: G01C5/00
• 分類號: G01C5/00;G01B11/02;G01C13/00;G01F23/00;G06T5/00;G06T7/30;G06T7/80;G06T17/00
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本發明公開了一種基于雙目視覺的海浪高程測量實驗裝置和方法，屬于計算機視覺技術領域。是一種可以用于計算機視覺測量實驗或海浪參數測量實驗的計算機視覺測量實驗裝置。該裝置由雙目視覺系統、圖像處理系統、微型造浪池組成。該裝置圖像處理系統由臺式計算機、專用海浪圖像處理軟件組成；微型造浪池由海浪高程設定及顯示模塊、刻有刻度的亞克力透明水池、接觸式液位傳感器、造浪模塊組成。該實驗裝置通過雙目視覺系統獲取由微型造浪池生成的海浪圖像序列，海浪圖像經圖像處理系統的濾波、校正、匹配、三維重構等處理步驟，計算得到相對于平均海平面的海浪高程信息。平均海平面由海浪圖像序列通過最小二乘方法計算得到的。

技術領域

本發明屬于計算機視覺技術領域，具體涉及一種基于雙目視覺的海浪高程測量實驗裝置。

背景技術

海浪參數對于海洋開發、航海安全以及船載裝備效能的發揮具有重要意義。海浪參數獲取的技術手段主要有非接觸式的遙感技術和接觸式的浮標測量技術。浮標測量技術受限于研發與維護成本高、布放與回收難度大；非接觸遙感技術有衛星遙感、雷達遙感等，但遙感設備價格昂貴，應用受限。此外，以上設備體積龐大，不適用于高校實驗教學，因此發明一種低成本、體積小并基于計算機視覺的、同時還有科學實驗價值的海浪高程測量實驗裝置是具有重要意義的。通過該實驗裝置，不僅能讓學員掌握海浪高程測量的原理，而且還能學習掌握雙目視覺測量原理。如果將實驗裝置進行工程化改進，可以作為裝備應用在岸基海浪高程測量和船載海浪高程測量，應用前景光明。

發明內容

本發明的目的在于提供海浪高程測量原理提供實驗和學習平臺的一種基于雙目視覺的海浪高程測量實驗裝置。

本發明的目的通過以下技術方案來實現：

一種基于雙目視覺的海浪高程測量實驗裝置，由由雙目視覺系統、圖像處理系統、微型造浪池組成。

該裝置的圖像處理系統是由臺式計算機和自研的專用海浪圖像處理軟件組成。海浪圖像處理軟件可完成海浪圖像的實時采集、存儲、處理、顯示等功能。其中圖像處理包括濾波、校正、立體匹配、三維重構、平均海平面計算、海浪高程計算；顯示功能包括雙目相機獲取的原始圖像的顯示，經過圖像處理后的海浪三維重構圖像的顯示，接觸式液位傳感器數據的顯示，以及雙目視覺測量的海浪高程與液位傳感器測量結果之間的差值顯示。

該裝置微型造浪池由海浪高程設定及顯示模塊、刻有刻度的亞克力透明水池、接觸式液位傳感器、造浪模塊組成。海浪高程設定模塊用于設定海浪高程參數，用觸摸屏實現；刻有刻度的亞克力透明水池；接觸式液位傳感器用于實時監測波浪高程變化，數值顯示在海浪高程設定及顯示模塊的界面上；造浪模塊由電機、鏈條、齒輪、搖板組成。

一種基于雙目視覺的海浪高程測量實驗裝置，其特征在于:該裝置由雙目視覺系統1、圖像處理系統2、微型造浪池3組成；圖像處理系統2由高性能臺式計算機、海浪高程圖像處理軟件組成；微型造浪池3由透明的水槽31、液位刻度32、顯示控制模塊33、液位傳感器34、造浪搖板35、造浪電機36、鏈條37以及齒輪38組成。

所述的微型造浪池3為方形結構，上方為透明的水槽31，正面嵌入液位刻度32和液位傳感器34，液位刻度32和液位傳感器34與顯示控制模塊33相連，造浪電機36通過鏈條37與齒輪38連接，造浪搖板35與齒輪38相連。

當透明水槽31中的水面平靜時，水面處于液位刻度32的0位置處，此時液位傳感器34的數據在顯示控制模塊33的顯示值為0；此時通過顯示控制模塊33設定造浪電機36的轉動幅值與頻率，進而通過鏈條37和齒輪38控制造浪搖板35擺動的幅度和頻率，生成相應高度的海浪。

一種基于雙目視覺的海浪高程測量實驗方法，包括以下步驟：

開始->參數設置->相機標定->圖像采集->圖像濾波->自動校正->立體匹配->三維重構->海浪高程計算->結束。