[发明专利]一种海底沙波特征识别方法

说明书

本发明公开了一种海底沙波特征识别方法，涉及近岸海洋工程动力地质地貌环境技术领域。本发明利用实测水深数据，采用图像识别的方法获取沙波波峰线、波谷线，并通过线性拟合及坐标转换将沙波波峰线、波谷线进行分组，进一步利用沙波波峰线、波谷线的信息自动获取大区域的沙波波长、波高等特征信息。本发明可以自动识别大区域海底沙波的波峰线、波谷线，并对沙波波峰线、波谷线自动进行分类统计，进而获取大量的沙波特征数据，为进一步分析沙波波长、波高、水深及水动力等之间的关系提供了基础数据，节省了时间和成本，提高了效率。

技术领域

本发明涉及近岸海洋工程动力地质地貌环境技术领域，尤其涉及一种海底沙波地貌特征的识别方法。

背景技术

海底沙波是一种韵律形且活动性比较强的海底地貌形态，沙波波峰线通常与潮流主方向垂直。作为一种特殊形态的床面形式，沙波广泛发育在河口、海湾、海峡、陆架陆坡等区域。海底沙波在波浪、潮流、风暴潮、内波等海洋动力的强烈影响下会发生演化、迁移。沙波迁移能快速改变海床形态，导致海底管线悬跨或掩埋，造成海洋平台失稳等，对海洋油气管道、海底电缆、石油平台等海洋工程设施造成严重威胁。

海底沙波作为特殊的地貌形态具有两个显著的形态特征，即沙波波高和波长。随着海洋测深技术的迅速发展，多波束测深系统、数字测深技术、侧扫声呐、高分辨率浅地层剖面仪以及卫星遥感等手段的综合使用，使获取的地形数据精度越来越高。然而由于海底地形十分复杂，从实测水深数据中直接获取较准确的沙波波高及波长较为困难。

目前针对海底沙波地形特征识别的主要手段为剖面法。然而剖面法需要人为确定所要分析的剖面，不同剖面的选择会导致计算的沙波波高、波长出现差异。在此背景下，本发明公开一种能够对沙波区域测深数据自动进行波高及波长等特征识别的方法。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是：通过图像识别和坐标转换的方式，提供一种能够自动识别沙波波长和波高等特征的技术，充分利用实测数据，获取更多的沙波特征样本，为分析海洋工程施工区域的沙波特征提供依据。

本发明目的是由以下技术解决方案实现的：

一种海底沙波特征识别方法，利用实测水深数据，采用图像识别的方法获取沙波波峰线、波谷线，并通过线性拟合及坐标转换将沙波波峰线、波谷线进行分组，进一步利用沙波波峰线、波谷线的信息自动获取大区域的沙波波长、波高等特征信息。

进一步的，一种海底沙波特征识别方法，包括如下步骤：

1）基于大区域的实测水深数据矩阵，估算沙波波长，将大区域分割成若干个小区域矩阵；

2）对每一个小区域矩阵利用图像识别获取沙波波峰线、波谷线，将波峰线及波谷线的位置及高程信息保存到变量中；

3）将步骤2）所获取的沙波波峰线及波谷线近似平行，对子区域中的每条波峰线、波谷线进行线性拟合，获取拟合后每条直线的斜率，根据斜率范围对波峰线及波谷线进行第一次分组；

4）对步骤3）中每一组沙波直线进行坐标转换，并对波峰线和波谷线分别进行编号和分组；

5）计算步骤4）中每一个分组内沙波的波长和波高。

优选的，所述步骤2）包括如下步骤：

a.对每一个小型矩阵进行平面拟合以消除整体坡度对识别的影响；

b.利用中值滤波技术消除孤立的噪声点；

c.利用二值化技术获取沙波波峰线的位置；

d.对水深取相反数，重复步骤a、b、c可以获取沙波波谷线的位置；

e.将波峰线及波谷线的位置及高程信息保存到变量中。

优选的，所述步骤b消除孤立的噪声点在Matlab中可采用im2bw函数。