[發明專利]一種用于探測第二模態凸型內孤立波振幅的方法

有效

• 申請號: 202110655579.5
• 申請日: 2021-06-11
• 公開（公告）號: CN113406006B
• 公開（公告）日: 2022-07-01
• 發明（設計）人: 王晶;李志鑫;張猛;苗洪利
• 申請（專利權）人: 中國海洋大學
• 主分類號: G01N21/17
• 分類號: G01N21/17;G06N3/04;G06N3/08
• 代理公司: 北京識然知識產權代理事務所(普通合伙) 11975
• 代理人: 曾慶國

1.一種用于探測第二模態凸型內孤立波振幅的方法，其特征在于，包括以下步驟：

采集第二模態凸型內孤立波引起的水體表面變化圖和波形圖，獲得所述第二模態凸型內孤立波的光學遙感圖像以及所述光學遙感圖像對應的第二模態凸型內孤立波振幅，構建樣本庫；

基于所述樣本庫，通過選取卷積神經網絡，構建第二模態凸型內孤立波振幅光學遙感探測模型，所述第二模態凸型內孤立波振幅光學遙感探測模型用于通過采集真實海洋第二模態凸型內孤立波的所述光學遙感圖像，獲得所述真實海洋第二模態凸型內孤立波的所述第二模態凸型內孤立波振幅；

在采集所述第二模態凸型內孤立波引起的所述水體表面變化圖和所述波形圖的過程前，對所述第二模態凸型內孤立波進行模擬，模擬的過程包括：

通過設置溶液深度、上層溶液、下層溶液以及所述上層溶液與所述下層溶液的躍層偏移比、塌陷高度、成像角度，構建仿真模型，其中所述躍層偏移比用于表示由所述上層溶液和所述下層溶液的界面構成的密度躍層的偏移比，所述塌陷高度用于表示利用重力塌陷法造波時重力勢能的強度，所述成像角度用于表示由所述模擬實驗獲取第二模態凸型內孤立波圖像時的角度；

基于所述仿真模型，通過重力塌陷法，獲得所述第二模態凸型內孤立波；

在構建所述仿真模型過程中，將密度999kg/m³的清水設置為所述上層溶液，將密度范圍1081kg/m³的鹽水設置為所述下層溶液，所述躍層偏移比為12.5％，所述的成像角度為10-90°，所述仿真模型的溶液深度為40cm；

在通過所述重力塌陷法獲得所述第二模態凸型內孤立波的過程中，設置所述仿真模型的造波區長度為40cm，塌陷高度為7cm，其中，所述造波區長度用于表示生成所述第二模態凸型內孤立波的區域長度；

基于所述仿真模型，通過設置至少兩臺圖像采集設備通過相同幀頻以及刻度定標法的方式，采集所述水體表面變化圖和所述波形圖，其中，所述圖像采集設備包括CCD相機；

在構建得到樣本庫的過程中，通過時序化處理、濾波處理、單根特征條紋裁剪處理的預處理方法，對所述水體表面變化圖進行預處理，獲得所述光學遙感圖像，通過所述預處理方法對所述波形圖進行預處理，獲得所述第二模態凸型內孤立波振幅，其中，所述時序化處理用于通過設置取樣線，將所述水體表面變化圖基于時間順序合并成第一時間序列圖，將所述波形圖合并成第二時間序列圖，基于所述第一時間序列圖構建所述光學遙感圖像，基于所述第二時間序列圖，獲得所述第二模態凸型內孤立波振幅；

在獲得所述第二模態凸型內孤立波振幅的過程中，采集所述上層溶液的水深、所述第二時間序列圖的上邊界高度差以及所述第二時間序列圖的中心位置高度差，獲得所述第二模態凸型內孤立波振幅，其中，

所述上邊界高度差用于表示所述第二時間序列圖中，水面與所述密度躍層的第一高度差；

所述中心位置高度差用于表示所述第二時間序列圖中，所述第二模態凸型內孤立波振幅的垂向極值點中心位置與所述密度躍層的第二高度差。

2.如權利要求1所述一種用于探測第二模態凸型內孤立波振幅的方法，其特征在于，

在構建第二模態凸型內孤立波振幅光學遙感探測模型的過程中，通過依次設置輸入層、第一卷積層、第一池化層、第二卷積層、第二池化層、第一全連接層、第二全連接層、輸出層，構建所述卷積神經網絡。

3.如權利要求2所述一種用于探測第二模態凸型內孤立波振幅的方法，其特征在于，

基于所述卷積神經網絡，通過所述樣本庫對所述卷積神經網絡進行驗證、測試，構建初始內孤立波振幅探測模型，其中，所述樣本庫的所述條紋包括若干張單根內孤立波特征條紋圖像，所述單根內孤立波特征條紋圖像作為所述卷積神經網絡的輸入樣本；

通過采集所述真實海洋第二模態凸型內孤立波的所述光學遙感圖像，對所述初始內孤立波振幅探測模型進行修正，獲得所述第二模態凸型內孤立波振幅光學遙感探測模型。

4.如權利要求3所述一種用于探測第二模態凸型內孤立波振幅的方法，其特征在于，

在對所述初始內孤立波振幅探測模型進行修正的過程中，通過ENVI軟件對所述真實海洋第二模態凸型內孤立波的所述光學遙感圖像進行幾何校正和單根特征條紋裁剪，獲得校正樣本，通過所述校正樣本對所述初始內孤立波振幅探測模型進行修正，獲得所述第二模態凸型內孤立波振幅光學遙感探測模型。