[实用新型]一种波浪视频测量装置

说明书

本实用新型公开了一种波浪视频测量装置，涉及海洋观测技术领域，包括视频图像采集模块、数据传输模块、数据接收处理模块、波浪参数显示模块、系留于海面的浮体以及标定板，本实用新型针对现有波浪测量方法进行改进，通过左、右两个工业相机同步采集水面预置浮体运动序列图像，利用图像识别处理方法提取图像坐标系浮体中心，基于双目视觉摄影测量原理计算浮体世界坐标系中三维坐标，进而按照《海洋观测规范》中海浪观测相关要求反演波浪参数。本实用新型所提供的测量装置，具有操作方便、算法简单可靠、成本低廉且测量精度高的优点，可实现波浪参数的低成本、高精度、大范围、长时间连续测量，在海洋波浪观测领域具有广阔的应用前景。

技术领域

本实用新型涉及海洋观测技术领域，尤其涉及一种波浪视频测量装置。

背景技术

海洋观测技术是海洋资源开发和海洋权益保障的重要技术支撑，对我国的海防建设和海洋资源开发利用具有十分重要的意义。海洋波浪参数测量对海上运输、海洋石油和其他矿产的勘探开发、海洋渔业、海洋工程和海上军事活动等海上活动都是十分重要的。

传统的海洋波浪参数测量方法包括压力式测波法、声学测波仪法、波迹浮标法以及雷达测量法等，上述传统波浪测量方法存在着结构复杂、功能单一、布放困难、测量范围小、测量成本高等缺点。随着计算机硬件技术和摄影测量技术的高速发展，通过视频图像传感器采集海面现场视频图像，利用图像处理分析技术计算海洋波浪参数的摄影测量法逐步走进人们的视线。视频测量方法主要有测量范围广、动态响应快、测量成本低的优点，可借助已有视频监测系统实现海洋波浪参数的连续大范围测量。然而，现有的波浪参数视频测量方法存在着计算复杂、可靠性差的问题，导致实际海况条件下应用困难。

实用新型内容

本实用新型的目的在于克服现有技术的不足，提供了一种波浪视频测量装置，以解决现有技术中的波浪测量方法结构复杂、功能单一、布放困难、测量范围小、测量成本高等技术问题；

本实用新型通过左、右两个工业相机同步采集海面预置浮体运动序列图像，利用图像识别处理方法提取图像坐标系浮体中心，基于双目视觉摄影测量原理计算浮体世界坐标系中三维坐标，进而按照《海洋观测规范》中海浪观测相关要求反演波浪参数，具有操作方便、算法简单可靠、成本低廉且测量精度高的优点，同时可实现波浪参数的低成本、高精度、大范围、长时间连续测量，在海洋波浪观测领域具有广阔的应用前景的特点。

为解决以上技术问题，本实用新型公开了一种波浪视频测量装置，包括视频图像采集模块、数据传输模块、数据接收处理模块、波浪参数显示模块、系留于海面的浮体以及标定板；

其中，视频图像采集模块用于采集水面预置浮体的运动序列图像；

数据传输模块用于将视频图像采集模块采集到的浮体运动序列图像实时传输至数据接收处理模块；

数据接收处理模块用于将采集到的浮体运动序列图像进行数据处理，计算浮体中心世界坐标系中三维坐标，进而反演波浪参数；

波浪参数显示模块与数据接收处理模块相连，用于实时显示数据接收处理模块计算得到波浪参数；

浮体系留于海面的待观测海域，由视频图像采集模块采集其跟随海面波浪沉浮的运动序列图像；

标定板用于标定视频图像采集模块，确定视频图像采集模块的内部参数信息，进而将确定的参数信息用于建立世界坐标系，构建双目视觉摄影测量模型。

进一步的，为了更好的便于观测，以及实现测量的准确性，浮体采用锚系或系留于海面的球形浮体，标定板采用棋盘格式标定板。球形浮体可锚系或系缆于待观测海域，由数据采集模块采集其跟随海面波浪的沉浮运动序列视频图像。棋盘格式标定板用于标定视频图像采集模块，确定左右相机的内部参数(焦距、图像中心等)和左右相机的相对位置信息(旋转矩阵、平移矩阵)，并根据所确的相对位置信息建立世界坐标系，进而构建双目视觉摄影测量模型。