[發(fā)明專利]一種海洋流場臨界點提取方法

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 202011236609.0
• 申請日: 2020-11-09
• 公開（公告）號: CN112508035A
• 公開（公告）日: 2021-03-16
• 發(fā)明（設計）人: 季民;任靜;李婷;孫勇;張立國;陳兆寧
• 申請（專利權）人: 山東科技大學
• 主分類號: G06K9/46
• 分類號: G06K9/46;G06K9/62
• 代理公司: 北京和信華成知識產(chǎn)權代理事務所(普通合伙) 11390
• 代理人: 胡劍輝

1.一種海洋流場臨界點提取方法，其特征在于，包括以下步驟：

步驟S11：獲取海洋流場再分析數(shù)據(jù)，并進行數(shù)據(jù)處理；

步驟S12：根據(jù)步驟S11獲取的海洋流場數(shù)據(jù)及相關信息，參考現(xiàn)有臨界點提取算法，給出新的臨界點提取算法；

步驟S13：根據(jù)步驟S11獲取的流場數(shù)據(jù)及S12獲取的臨界點位置信息，依據(jù)二維流場中的臨界點分類標準，進行臨界點分類。

2.根據(jù)權利要求1所述的一種海洋流場臨界點提取方法，其特征在于，所述步驟S11中獲取海洋流場再分析數(shù)據(jù)包括速度分量u、速度分量v和合速度uv數(shù)據(jù)；

對數(shù)據(jù)進行預處理，主要包括以下步驟：數(shù)據(jù)裁剪、相交、疊加、計算、去噪。

3.根據(jù)權利要求1所述的一種海洋流場臨界點提取方法，其特征在于，所述步驟S12新的臨界點提取算法包括基于滑動窗口的雙線性插值算法、基于Sperner完全標號的最小值法。

4.根據(jù)權利要求3所述的一種海洋流場臨界點提取方法，其特征在于，所述基于滑動窗口的雙線性插值算法根據(jù)目前現(xiàn)有的雙線性插值算法提出改進，主要包括以下步驟：

S12-a：設置2*2滑動窗口遍歷整個海洋流場數(shù)據(jù)，滿足網(wǎng)格數(shù)據(jù)流速異號條件的篩選為臨界點網(wǎng)格候選單元；

S12-b：對于插值過程中二義性網(wǎng)格單元的臨界點等值線連接方式，通過降低分辨率的聚合思想解決二義性網(wǎng)格插值問題；

S12-c：同時，全面考慮候選網(wǎng)格單元中0值網(wǎng)格單元的臨界點等值線連接方式，通過迭代聚合思想解決0值候選網(wǎng)格單元的插值問題；

S12-d：對候選網(wǎng)格單元進行雙線性插值求解臨界點位置。

5.根據(jù)權利要求3所述的一種海洋流場臨界點提取方法，其特征在于，所述基于Sperner完全標號的最小值法根據(jù)目前現(xiàn)有的基于Sperner完全標號的臨界點檢測算法提出改進，主要包括以下步驟：

S12-A：設置2*2滑動窗口，篩選符合Sperner完全標號的臨界點候選網(wǎng)格單元；

S12-B：提出最小值法提取規(guī)則，通過選擇速度向量模最小的網(wǎng)格中心點作為臨界點代替插值求解臨界點位置。

6.根據(jù)權利要求5所述的一種海洋流場臨界點提取方法，其特征在于，所述基于Sperner完全標號的最小值法中，將速度向量模最小的網(wǎng)格中心作為臨界點，避免插值處理過程，提高臨界點提取效率，同時解決實際流場物理場景中非0值的臨界點提取問題。

7.根據(jù)權利要求3所述的一種海洋流場臨界點提取方法，其特征在于，所述步驟S13中臨界點分類包括如下步驟：

S13-1：分別對基于滑動窗口的雙線性插值算法、基于Sperner完全標號的最小值法的臨界點提取結果進行分類；

S13-2：對比分析兩種算法的臨界點提取與分類結果；

S13-3：統(tǒng)計分析兩種算法提取的臨界點類型及個數(shù)，對比分析臨界點提取結果圖，兩種算法是互補的，選擇兩種算法提取結果的并集作為臨界點提取最終結果。

8.根據(jù)權利要求7所述的一種海洋流場臨界點提取方法，其特征在于，所述步驟S13-3中，將兩種算法提取的臨界點進行合并、去重處理，綜合考慮0值和非0值臨界點的存在，依據(jù)提取臨界點處的速度矢量對其位置矢量求偏導，求解雅克比矩陣及特征值，根據(jù)特征值的正負對臨界點進行分類。

9.根據(jù)權利要求1所述的一種海洋流場臨界點提取方法，其特征在于，所述海洋流場臨界點提取方法依托海洋流場數(shù)據(jù)處理平臺實現(xiàn)，所述海洋流場數(shù)據(jù)處理平臺包括應用功能層、功能邏輯和數(shù)據(jù)層；

應用功能層設計包括原始數(shù)據(jù)加載模塊(速度分量u、速度分量v、合速度大小uv、速度分量u、v夾角arctan)、合速度方向計算模塊、臨界點提取模塊(雙線性插值法、Sperner完全標號法)、臨界點分類模塊(雙線性插值法、Sperner完全標號法)、輸出數(shù)據(jù)模塊；

功能邏輯和數(shù)據(jù)層包括數(shù)據(jù)管理子系統(tǒng)、臨界點提取與分類平臺、海洋流場基礎數(shù)據(jù)、海洋流場綜合數(shù)據(jù)庫。