基于三维图像测量技术的远距离海浪测量

摘要

本课题是作者在日本福冈工业大学攻读双学位研究生期间参与的日本文部科学省资助项目“三维图像浪高测量系统”(资助编号:S1311050)的重要组成部分。该浪高测量系统采用双目视觉立体测量原理，通过测量海浪高度以实现海啸预警。近距离海浪测量（100m以内）已经获得一定的进展，可获得较为精准的近距离海浪浪高，为了推进项目的进展以达到最终实现海啸监测的目的，本文对实验的距离进行了延展，将实验延伸至远距离（大于3KM）。
　　距离的延伸使得海浪在图像中的形状更小，特征也更加难以辨别，为了实现远距离海浪三维信息的提取，本文将远距离海浪测量分为两大部分，远距离海浪提取以及远距离海浪匹配。围绕这两大块，本文的具体工作展开如下:
　　针对远距离海浪提取，本文研究了基于分块的阈值提取算法，提出基于分块的处理算法，分块二重阈值算法，针对海面区域分块处理依据每一块内灰度分布设置二重阈值从远距离图片中提取较为完整的海浪。
　　针对远距离海浪匹配，由于远距离海浪的直接特征点匹配有诸多困难难以实现，本文通过先匹配海浪块实现特征点的匹配，研究了基于模板的匹配与基于海浪特征矩阵的匹配。基于模板的匹配方法有着随海浪块数量增多准确率降低的缺点，这一点基于海浪特征矩阵的算法可以有较为优良的表现。
　　对以日本海为目标海域的多次实验图像处理，通过计算提取的海浪三维信息可获取海面的变化趋势，与实际海面潮汐变化趋势的一致性验证了该算法的可行性，为后续海浪浪高的测量打好基础。