[发明专利]一种基于图像纹理特征的水面浪级监测方法有效
申请号: | 201210217025.8 | 申请日: | 2012-06-27 |
公开(公告)号: | CN102878985A | 公开(公告)日: | 2013-01-16 |
发明(设计)人: | 王建华;熊亚洲;刘康克;李刚;冯海涛;张晓杰 | 申请(专利权)人: | 上海海事大学 |
主分类号: | G01C13/00 | 分类号: | G01C13/00;G01C11/00 |
代理公司: | 上海衡方知识产权代理有限公司 31234 | 代理人: | 曹琪 |
地址: | 201306 上海市*** | 国省代码: | 上海;31 |
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摘要: | |||
搜索关键词: | 一种 基于 图像 纹理 特征 水面 监测 方法 | ||
技术领域
本发明涉及水面浪级监测方法,尤其涉及一种基于图像纹理特征的水面浪级监测方法。
背景技术
波浪的运动与产生是海洋中最常见的物理现象之一,波浪检测对于海上运输和作业、海洋环境预报以及海洋科学研究都是非常重要的。
现有的波浪测量方法有:加速度测量法、压力法、波面测量法、波面粗糙度反演法等,其中除波面测量法之外其他均为间接测量。波面测量法是利用测量波面高度变化的方法来测量波浪参数的,即利用固定高度的探头测量其至水面距离的变化来实现波浪测量,多数采用非接触式(遥测)如激光、微波、或超声波等测量方式;波面测量设备可以安装在水面以上的海洋构筑物如海洋石油平台上。这些传统的波浪监测的设备采用单点测量方式,测量范围小。即使多点布设测量仪器,测量范围也是有限的,且布防难度大、易丢失、维护成本高。
随着遥感和遥测技术的发展,采用图像测量海洋波浪参数的方法得到进一步的应用。用视频图像监测波浪参数,与传统的海洋监测设备相比较,有测量范围大、整体性强的优点。目前采用多种方式获取图像包括卫星遥感图像、飞机航空拍摄图像、船舶航行时拍摄图像、岸边或平台固定摄像装置拍摄的图像等,可以用于波浪参数的测量。
应用图像不仅能记录波浪的静态信息,而且还可以记录波浪的动态信息,能够测量出波浪的运动参数。目前,国际上领先的海洋视频图像监测技术首推美国的 Argus项目(Holman,R.A.and J.Staney.The history and technical capabilities of Argus,Coastal En-gineering[J].2007,54(6-7),477-491.)。现有文献报导的视频图像波浪测量方法包括:通过检测波浪运动中产生的碎波白冠,在图像处理中跟踪具有较高亮度的波峰带,来获取运动参数的方法;通过傅里叶变换检测波浪运动中频谱和相关函数,获取运动参数的方法;通过小波变换分离波浪运动频谱各向异性获取方向参数的方法;基于波浪爬高的检测方法和基于波浪冲刷时空特性的波浪检测方法。
上述波浪监测技术可在一定条件下,监测一定范围和类型的波浪,各具优点和局限性,尚不能很好解决波浪的实时监测问题。为此,有必要设计一种更有效的水面浪级监测方法。
发明内容
本发明的目的是提供一种基于图像纹理特征的水面浪级监测方法,方便对一定水面区域的浪级进行有效的监测。
本发明为解决其技术问题所采用的技术方案是,
一种基于图像纹理特征的水面浪级监测方法,包括以下步骤:
1)采集水面待监测区域的波浪图像;
2)计算图像的灰度共生矩阵,并进行归一化处理;
3)计算归一化处理后灰度共生矩阵的四个特征量:能量、相关性、对比度和熵;
4)对上述四个特征量进行融合,识别并输出浪级参数。
在一个实施例中,步骤1)中,波浪图像的分辨率为640×480。
在一个实施例中,步骤2)中,计算图像的灰度共生矩阵时,图像的灰度级L=16。
步骤2)中,计算灰度共生矩阵时,矩阵元素P(a,b|d,θ)根据下式计算:
P(a,b|d,θ)=#{(x,y)|f(x,y)=i,f(x+dx,y+dy)=j;x=0,1,2,…M-1;y=0,1,2,…N-1};
归一化处理后的矩阵元素G(a,b)根据下式计算:
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