[发明专利]一种基于立体测图方式的海浪表面三维模型构建系统及方法

说明书

本发明提供一种基于立体测图方式的海浪表面三维模型构建系统及方法，属于海浪观测技术领域。本发明适用于科考船舶、浮标、石油钻井平台等海上载体进行海浪表面三维模型构建，获取海浪谱信息。根据海浪测量需要，在适宜的载体上固定安装支架，支架上安装立体测图系统，高频同步采集海面立体像对，经过数据处理系统将像对上海浪的同一特征提取处理后，获得特征点的三维坐标，进而构建海浪表面三维模型。本发明提供的一种高精度实时构建海浪表面三维模型的系统和方法，为获取海浪谱信息提供一种有效的途径，对于研究海浪传播演变规律具有十分重要的意义。

技术领域

本发明涉及海浪观测技术领域，更具体地说是涉及一种基于立体测图方式的海浪表面三维模型构建系统及方法。

背景技术

海浪，因其对其他海洋动力过程的影响和作用，一直是物理海洋学界研究的焦点。在海浪数值模式发展的基础上，海浪数据同化是提高海浪模拟和预报精度的一种有效途径，而高精度的海浪同化模式依赖于准确的海浪观测数据。

目前海浪观测的一类方法是“点”测量方法，如压力式测波法、浮标式测波法等，但是由于是单点观测，这些装置和方法只能得到特定时间内局部点线上的数据，不能全面反映待测海域的真实海况；并且由于受到观测仪器的区域分布、密度和观测时间的制约，很难通过此类方法获得大面积的测量数据和比较可靠的海浪方向谱。

另一类方法是“面”测量方法，如雷达法，但是雷达观测法重复采样时间低，无法提供高时间分辨率观测数据，对于海面微尺度波的观测法的精度则较低，且通过雷达法获取的海浪方向谱信息的准确性依赖于反演参数的选取，含有经验成分，难以满足海浪理论和部分相关应用研究的需求。

发明内容

本发明的技术任务是针对现有技术的不足，提供一种基于立体测图方式的海浪表面三维模型构建系统和方法。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

1、本发明提供一种基于立体测图方式的海浪表面三维模型构建系统，包括：立体测图系统、安装支架和数据处理系统；

所述立体测图系统由左部和右部构成，包括CCD传感器一、CCD传感器二、AHRS传感器一、AHRS传感器二、GNSS接收机一、GNSS接收机二和信号同步触发器；

其中CCD传感器一通过法兰盘固连在AHRS传感器一上部，GNSS接收机一通过支架固连在CCD传感器一上部，此为左部；类似地，CCD传感器二通过法兰盘固连在AHRS传感器二上部，GNSS接收机二通过支架固连在CCD传感器二上部，此为右部；

所述安装支架包括横杆、框架和支撑腿；

其中横杆用来支撑立体测图系统，横杆中间有凹槽滑轨，可调节立体测图系统的左部和右部在凹槽里滑动，即调节左右部的相对位置；横杆上带有刻度标识，能够反馈和记录立体测图系统左右部的测量中心在横杆上的位移；

其中框架和支撑腿用于支撑横杆；

所述数据处理系统包括软件系统和计算机，用于实现像对的影像匹配、影像定向、目标识别和海浪三维表面模型的构建。

可选地，所述立体测图系统左部的CCD传感器一、AHRS传感器一和GNSS接收机一的测量中心处于同一竖线，立体测图系统右部的CCD传感器二、AHRS传感器二和GNSS接收机二的测量中心处于同一竖线。

可选地，所述立体测图系统中的CCD传感器一、CCD传感器二通过电缆与信号同步触发器相连。

可选地，所述立体测图系统通过旋转竖轴与安装支架的横杆连接，立体测图系统绕旋转竖轴旋转。

可选地，所述立体测图系统中的CCD传感器一、AHRS传感器一和GNSS接收机一、CCD传感器二、AHRS传感器二和GNSS接收机二通过信号线与数据处理系统连接。