[發明專利]一種AI光電測波裝置及方法

在審

• 申請號: 202110996205.X
• 申請日: 2021-08-27
• 公開（公告）號: CN113701723A
• 公開（公告）日: 2021-11-26
• 發明（設計）人: 蔡翔
• 申請（專利權）人: 深圳市超海智能裝備有限公司
• 主分類號: G01C13/00
• 分類號: G01C13/00;G06N20/00
• 代理公司: 深圳市蘭鋒盛世知識產權代理有限公司 44504
• 代理人: 羅炳鋒

1.一種AI光電測波裝置，其特征在于，包括圖像獲取模塊、照明模塊、通信模塊及控制模塊，所述圖像獲取模塊、照明模塊與控制模塊連接：

圖像獲取模塊，用于對海面固定區域遠距離成像，并實時連續采集視頻與圖像信號；

照明模塊，用于在光線不足時提供照明功能、自動補充光源；

通信模塊，用于將對所述視頻或圖像數據的處理結果數據上傳到云服務器；

控制模塊，用于對各個模塊的控制并實現所述控制模塊對海面的實時AI光電測波。

2.根據權利要求1所述的AI光電測波裝置，其特征在于，所述控制模塊對海面的實時AI光電測波包括：

處理海面圖像數據、自身系統狀態檢測及數據傳輸。

3.根據權利要求2所述的AI光電測波裝置，其特征在于，所述處理海面圖像數據、自身系統狀態檢測及數據傳輸包括：

所述控制模塊根據相位疊加算法及三維立體掃描算法獲取波浪信息數據。

4.根據權利要求2所述的AI光電測波裝置，其特征在于，所述波浪信息數據包括：

多個不斷推進的波浪的相位；

波浪主波相對所述圖像獲取模塊的夾角β₁；

通過將所述相位疊加獲得所述波浪的波峰和波谷數據；

根據所述波峰和波谷數據進行三維成像生成的三維模型。

5.根據權利要求4所述的AI光電測波裝置，其特征在于，所述波浪信息數據還包括：

根據所述三維模型獲取多個波浪的高度值H₁、H₂、H₃、...、H_N；

根據所述高度值H₁、H₂、H₃、...、H_N，圖像獲取模塊與目標海域的距離D及采集的視頻圖像夾角α₁及獲取的海浪高度真值H；

其中，所述β₁，α₁的取值范圍為(0,90°)。

6.根據權利要求2所述的AI光電測波裝置，其特征在于，所述控制模塊對海面的實時AI光電測波還包括：

所述控制模塊采用波浪深度學習算法對波浪形態和天氣特征自動比對和不斷優化，自動提取，輸出結果數據，并通過自主學習不斷提高精度。

7.根據權利要求1-6任一所述的AI光電測波裝置，其特征在于，所述圖像獲取模塊為高清攝像機，所述高清攝像機采用長焦鏡頭，所述通信模塊為北斗報文模塊。

8.一種AI光電測波方法，采用權利要求7所述的測波裝置，其特征在于，包括步驟：

對目標海域進行實時監測，獲取海浪實時圖像信息；

通過采用相位疊加提取算法及三維掃描成像算法，獲取所述海浪的有效波浪高低信息；

對所述波浪高低信息進行篩選、濾波，獲得波浪高度真值。

9.根據權利要求8所述的AI光電測波方法，其特征在于，所述步驟：通過采用相位疊加提取算法及三維掃描成像算法，獲取所述海浪的有效波浪高低信息，包括子步驟：

動態獲取海面的多個波浪實時輪廓線，并將所述輪廓線擬合成近似正弦波；

不斷獲取所述多個波浪的相位，并將所述相位進行疊加，生成包含所述多個波浪的波峰和波谷；

獲取所述多個波浪的波峰與波谷之間的間距信息P₁、P₂、P₃、...、P_N；

根據所述間距信息P₁、P₂、P₃、...、P_N生成所述多個波浪的三維模型；

根據所述多個海浪的三維模型，提取所述海浪的以像素表示的高低信息H₁、H₂、H₃、...、H_N。

10.根據權利要求8所述的AI光電測波方法，其特征在于，所述步驟：對所述波浪高低信息進行篩選、濾波，獲得波浪高度真值，包括子步驟：

獲取波浪主波相對所述圖像獲取模塊的夾角β₁、所述圖像獲取模塊相對目標海域的距離D、視頻圖像的夾角α₁及圖像模塊距離海面高度Dcosα₁；

分別獲取第一列波的波峰與波谷間距真值第二列波的波峰與波谷間距真值第三列波的波峰與波谷間距真值第N列波的波峰與波谷間距真值

對高低信息H₁、H₂、H₃、...、H_N及間距信息P₁、P₂、P₃、...、P_N進行加權修正，則目標海域的海浪高真值為：

其中，μ、η分別為波浪波峰與波谷的高低信息、間距信息的加權系數和修正系數，β₁，α₁的取值范圍為(0,90°)。