海面微结构图像数据处理算法与系统集成

发布时间：2024-05-17 20:37

　　海面微尺度波主要是指毛细波和毛细重力波,通常骑行在长重力波上,它是影响海-气界面动量、热量和物质交换的重要因素。国家海洋局第一海洋研究所在国家863项目的支持下研制出基于颜色编码原理的“海面微结构光学测量装置”,并进行了大型动力实验水槽和海洋现场实验,获取了大量的海面微结构图像数据。 本文利用“微结构光学测量装置”获取的图像数据开展了数据处理方法研究,给出了微结构图像波面斜率校准、斜率波数谱提取和频率谱提取方法。首先进行了海面微结构图像的波面斜率校准研究,分析了标准定标小球两次折射的影响,给出了利用净水面图像提取微尺度波斜率时系统误差修正方法。在此基础上,指出标准小球定标过程中噪声点对定标结果的影响不可忽视,实际处理时必须将噪声点滤除,并给出滤除阈值。其次,利用校准后的斜率计算得到微尺度波的有效波高,进而计算微尺度波的斜率波数谱和频率谱。但由于海面微结构图像大小有限,这样长重力波被有限截断,导致在谱分析时出现频率混叠,即Gibbs现象。因此本文引入二维EMD(经验模态分解)方法滤除造成频率混叠的长重力波,然后进行傅立叶变换,得到海面微尺度波谱,进一步处理得到斜率波数谱和频率谱。斜率波数...

【文章页数】：63 页

【学位级别】：硕士

【部分图文】：

图1.1根据Crapper理论，无旋纯毛细波条件下波形示意图

在的毛细重力波。微尺度波的产生和变化有多种机制是动力学研点，而且研究成果也较丰富，主要有：海面风的湍流压力振动（PPlant&Wright,1977）和波诱导的海气边界层的不稳定性（Milei,1979）是形成微尺度波的两种重要机制；非线性效应使陡重力产生毛细波，当毛细....

图2.1海面微结构测量装置颜色编码测量原理

图2.1海面微结构测量装置颜色编码测量原理下，摄像系统仅能得到编码板中心点色彩，包括重力波和毛细重力波将对菲涅耳海面上波浪的斜率大小和方向与被拍摄，所记录图像中的颜色信息反映了海面微以不同颜色代表不同方向的出射光线，具编码板是圆形的，在编码板上均匀分布着单元格填充一种颜色，颜....

图2.2颜色编码板利用海面微结构光学测量装置得到的数据是一幅RGB模式的真彩色图

图2.2颜色编码板微结构光学测量装置得到的数据是一幅RGB模式的的颜色是以RGB模式表示的，即每一个像素的颜色，也就是用三元组(r,g,b)来表示一个颜色值。r,g,b蓝三种颜色的强度，可以是无符号的整数类型或双精无符号的整数类型表示时取值范围为0-255，即r....

图2.3颜色编码原理几何光学关系示意图

图2.3颜色编码原理几何光学关系示意图图2.3中θ1为波浪倾角，即波面某点切平面的法方向与波面垂直位夹角，它通过系统中光线传播过程的折射关系来计算：sin(())1sin()0fRarctgnθ=sin()sin()110θ=nθθR为各编码单元格中心到编....

本文编号：3975977