[發明專利]一種基于海浪圖像的海面任意點波向的反演方法

有效

• 申請號: 202110446342.6
• 申請日: 2021-04-25
• 公開（公告）號: CN113514833B
• 公開（公告）日: 2023-10-27
• 發明（設計）人: 戴子玥;陳忠彪;王錚;田飛;何宜軍;于思源;魏婧雅;姚玉雯;朱睿君
• 申請（專利權）人: 南京信息工程大學
• 主分類號: G01S13/95
• 分類號: G01S13/95;G01S7/41;G01C13/00;G06T5/00;G06T7/13
• 代理公司: 南京鐘山專利代理有限公司 32252
• 代理人: 戴朝榮

1.一種基于海浪圖像的海面任意點波向的反演方法，其特征在于，包括：

步驟1、從海浪圖像中選取研究區域，作為目標圖像；

步驟2、利用圖像增強算法增強目標圖像中的海浪條紋；

步驟3、通過邊緣檢測提取海浪波峰線的邊緣位置；

步驟4、通過曲線擬合得到波峰線方程；

步驟5、利用正交曲線理論獲得波向線方程；

步驟6、對波向線方程求偏導數得到海面各點的波向。

2.根據權利要求1所述的一種基于海浪圖像的海面任意點波向的反演方法，其特征在于，所述步驟2中，對于目標圖像，假設灰度值f(x,y)，灰度級為0至M級，對目標圖像作分段線性灰度增強，即：

其中，g(x,y)為增強后的圖像，灰度級為0至N級，研究區間[a,b]、[c,d]分別為原圖像f(x,y)和增強圖像g(x,y)的某一灰度區間。

3.根據權利要求1所述的一種基于海浪圖像的海面任意點波向的反演方法，其特征在于，所述步驟3對增強后的圖像g(x,y)進行邊緣檢測，通過Sobel邊緣檢測算子提取圖像中波峰線的邊緣位置。

4.根據權利要求1所述的一種基于海浪圖像的海面任意點波向的反演方法，其特征在于，所述步驟4通過曲線擬合獲得波峰線方程u(x,y)：

當波峰線性變化時，選取擬合函數u(x,y)的方程為：

u(x,y)＝y-kx (2)

其中，k為擬合函數u(x,y)方程一次項系數。

當波峰非線性變化時，選取擬合函數u(x,y)的方程為：

u(x,y)＝y-mx²-nx (3)

其中，m為擬合函數u(x,y)方程二次項系數，n為擬合函數u(x,y)方程一次項系數。

5.根據權利要求4所述的一種基于海浪圖像的海面任意點波向的反演方法，其特征在于，所述步驟5根據正交曲線理論得到如下波峰線方程u(x,y)與波向線方程v(x,y)對應的關系：

對式(4)兩邊積分得波向線方程v(x,y)：

其中，v(x₀,y₀)為坐標原點。

6.根據權利要求5所述的一種基于海浪圖像的海面任意點波向的反演方法，其特征在于，所述步驟6對波向線方程v(x,y)沿x和y方向求偏導數得到海面各點的波向：