[发明专利]风浪要素数值实景监测系统及其监测方法

权利要求书

1.一种风浪要素数值实景监测系统，其特征在于，包括风浪图像采集模块、风浪图像处理模块和风浪信息处理模块；其中：

图像采集模块用于采集由照相机或摄像机录入的风浪图像；

图像处理模块用于处理图像采集模块采集的风浪图像；

风浪信息处理模块用于将图像处理模块得到的图像资料进行运算处理，得到风浪要素数值信息并存储归档。

2.根据权利要求1所述的风浪要素数值实景监测系统，其特征在于，所述风浪图像采集模块包括图像输入模块、图像播放模块、图像选择模块和图像存储模块，其中：

图像输入模块用于输入采集到的风浪图像；

图像播放模块用于播放图像输入模块所传送的风浪图像；

图像选择模块用于选择进行分析的风浪图像；

图像存储模块用于存储图像选择模块所选择的风浪图像。

3.根据权利要求1所述的风浪要素数值实景监测系统，其特征在于，所述风浪图像处理模块包括监测环境要素确定模块、图像校正模块、图像标定模块和风浪波峰线确定模块；其中：

监测环境要素确定模块用于确定拍摄环境及拍摄条件的要素；

图像校正模块用于对风浪图像进行校正，即对倾斜式摄影造成的风浪图像变形进行校正；

图像标定模块用于对风浪图像进行标定，即求取像素当量获得目标物的实际空间尺度；

风浪波峰线确定模块用于波峰线的确定与绘制。

4.根据权利要求1所述的风浪要素数值实景监测系统，其特征在于，所述风浪信息处理模块包括风浪要素运算模块、风浪要素显示模块和风浪要素存储模块；其中：

风浪要素运算模块用于计算风浪运动要素和风浪结构要素；

风浪要素显示模块用于显示风浪运动要素和风浪结构要素；

风浪要素存储模块用于存储归档风浪信息数值资料。

5.一种基于权利要求1至4任意所述的风浪要素数值实景监测系统的监测方法，其特征在于，包括以下步骤：

1)由照相机或摄像机录入风浪图像，接着采用图像输入模块将录入的风浪图像经图像播放模块发送到图像选择模块，图像选择模块进行风浪图像选择，将选中的图像发送至图像存储模块；所述图像选择模块进行风浪图像选择有两种方式：

方式i、设定每隔若干秒采集一帧风浪图像，保存这一监测时段内的有规律时间间隔的风浪图像，以备分析；

方式ii、任意选定一帧风浪图像，获得不规则时间间隔的风浪图像，以备分析；

2)在图像存储模块里存储的图像，经监测环境要素确定模块提供附属环境条件后，先采用图像校正模块对存储的图像进行图像校正，接着采用图像标定模块对校正后的图像进行标定；其中所述附属环境条件包括环境风速的等级、摄影镜头的角度、摄影镜头距水面的高度、被测流场的水深；

3)采用风浪波峰线确定模块确定波峰线并绘制；

4)根据风浪图像中的波峰线信息，经风浪要素运算模块获取风浪运动学参数和风浪结构参数，再由风浪要素显示模块定量显示出来，最终传入到风浪要素存储模块存储归档。

6.根据权利要求5所述的风浪要素数值实景监测系统的监测方法，其特征在于，所述步骤2)中图像校正模块进行图像校正的方法是通过对倾斜拍摄时相机距水面的高度、相机角度与垂直俯视拍摄时相机角度的对比，获得订正角度，依据风浪图像的上下尺度应对称一致的实际状况，获得矫正系数，从而对倾斜拍摄的风浪图像进行调整。

7.根据权利要求5所述的风浪要素数值实景监测系统的监测方法，其特征在于，所述的步骤2)中采用图像标定模块进行图像标定的方法是通过对已知尺度的漂浮性可移动参考物的拍摄，求出图像中的尺度与实际空间尺度的对应比例，根据像素当量计算出所摄风浪的实际尺度，在摄影条件固定的情况下，标定过程与监测过程分离，标定物对被测风浪场无干扰。