[发明专利]一种基于双目立体视觉的海上波浪实测装置及方法

说明书

本发明涉及一种基于双目立体视觉的海上波浪实测装置，包括双目相机、视频采集存储器、支撑平台、控制系统；双目相机具有全方位伺服系统；支撑平台固定在海洋平台固定位置，双目相机固定在支撑平台上，控制系统可根据海上平台的运动通过全方位伺服系统连续调整双目相机的垂向角度、水平角度及横向位置，使双目相机的视场始终维持着固定范围内；双目相机与视频采集存储器连接。本发明避免了在海洋实测的恶劣环境下，波浪浮标易受到损坏，维护困难的问题；可以获取波浪的三维面特征；便于安装于海洋平台上部的上层建筑上，易于维护；获得的波浪信息更加丰富；测量区域也更广，可根据研究人员的需要设置灵活设置。

技术领域

本发明涉及一种基于双目立体视觉的海上波浪实测装置及方法，属于海洋工程技术领域。

背景技术

海上的波浪属于三维波浪，具有波长、高度、波峰、波谷和方向等多种三维特征，在近岸和近海结构工程和设计中，其工作海域的波浪情况是重要设计标准之一。特别是有标准要求，海上浮动或固定结构必须在设计寿命期间能够承受最极端的环境条件。

海浪的统计数据和频谱特性通常是由海面P定点的浪高仪、超声波仪器或海洋浮标测得的波浪表面位移的时间序列测量结果推断出来的。但是，由于点测量的信息量有限，不能准确地预测以P为中心区域的时空波浪动力学。在水池进行的模型试验，其设置的波浪环境条件也是根据其结构物所在海域海况的波浪统计数据来确定，因此海上实测的波浪数据对海洋工程的设计和试验有着重要影响，而现有技术缺乏这种准确实测的装置和手段。

在现有技术的波浪测量中，测量与被测介质直接接触的表面波，主要采用电阻式、电容线形和压力式等侵入式仪器。最典型的仪器是电阻式测量仪，它根据接触面积和电导率之间的比例关系来测量某一点的波高。然而，由于在杆周围的空气-水界面中形成了半月形，在测量小波时会产生较大的误差。而且在海洋实测的恶劣环境下，像浪高仪、浮标等测量仪器很容易受到损坏，而且维护起来也很困难。

双目立体视觉已经普遍应用于日常的生产生活中，像自动驾驶，无人机探测等。而本发明引入双目立体视觉用于波浪的三维测量中，用以解决上述技术问题。

现有技术对比专利清单：

CN202011261155.2，一种多模态波浪监测装置及监测方法；

CN202010117976.2，基于深度学习的海洋环境自动识别方法；

CN201911149747.2，一种基于双目立体视觉的船舶模型姿态测量系统及方法；

CN201910575099.0，一种波浪视频测量装置及方法；

CN201510447921.7，一种基于立体视觉高精度波浪浪高测量方法。

发明内容

本发明需要解决的技术问题是：现有技术测量波浪测量中，测量与被测介质直接接触的表面波，采用电阻式、电容线形和压力式等侵入式仪器(最典型的仪器是电阻式测量仪，它根据接触面积和电导率之间的比例关系来测量某一点的波高)，然而由于在杆周围的空气-水界面中形成了半月形，在测量小波时会产生较大的误差，而且在海洋实测的恶劣环境下，像浪高仪、浮标等测量仪器很容易受到损坏，而且维护起来也很困难。

本发明采取以下技术方案：

一种基于双目立体视觉的海上波浪实测装置，包括双目相机、视频采集存储器、支撑平台4、控制系统；所述双目相机具有全方位伺服系统；所述支撑平台4固定在海洋平台固定位置，双目相机固定在所述支撑平台4上，所述控制系统可根据海上平台的运动通过所述全方位伺服系统连续调整双目相机的垂向角度、水平角度及横向位置，使双目相机的视场始终维持着固定范围内；所述双目相机与视频采集存储器连接。

优选的，双目相机在海洋平台朝着来浪方向的一侧，避免平台绕辐射的影响。