基于PTV与PIV技术的海表面小尺度流场测量方法技术

基于PTV与PIV技术的海表面小尺度流场测量方法，包括无人机拍摄校准；待测区域连续图像拍摄；PTV方法初步分析得到锋面流速；PIV方法实现高精度的海表面流场分析，得到流场各点处的物理参量；利用灰度极值法求周期，计算深水波波速；将PIV流速与波浪传播速度相减得到每一固定点处水团流速；将锋面流速、流场各点处的物理参量、水团流速进行输出，即实现了海表面小尺度流场的测量。本发明专利技术将PTV与PIV技术用于海表面小尺度流场的测量，利用无人机进行拍摄是更高效简便的手段，在小于几公里的小尺度海面实现海表面流场的可视化，提供重要的观测数据，有利于后续对海表面运动过程与海水内部其他复杂化运动过程进行研究。部其他复杂化运动过程进行研究。部其他复杂化运动过程进行研究。

【技术实现步骤摘要】
基于PTV与PIV技术的海表面小尺度流场测量方法


[0001]本专利技术涉及一种基于PTV与PIV技术的海表面小尺度流场测量方法，属于流场测量


技术介绍

[0002]海洋表面流场测量对于获取复杂水流运动信息至关重要。近年来，基于声学、电波、卫星遥感、粒子图像等非接触式测流仪器促进了流量自动化测量技术的发展，声学测量方式目前在海洋测量上应用较多，主要使用的是多普勒流速仪（ADCP）设备，ADCP分为走航式、底座式和水平式三种，由于测量盲区的存在，该仪器主要用于海表面以下的海水流速测量，它离海表层深约一到两米内流速是无法测量的，所以在分析的时候一般都是把水深两到三米处流速当做表层流速。但是通 过研究漂浮物漂移的速度发现，海表层的流速与海水内部的流速往往有很大区别，非常靠近表层的速度和水深以下两米的速度相差较大，即说明运用ADCP的方法测量表层流速误差较大，因此亟需寻找测量海表面流场的方法。
[0003]以往研究也有采用地波雷达和表面追踪浮标等进行海表面运动的观测。然而，这两种方法测量的表面流场范围在几十至几百公里之间，难以满足小尺本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于PTV与PIV技术的海表面小尺度流场测量方法，包括以下步骤：（1）无人机拍摄校准：调节无人机拍摄参数，计算不同高度下无人机拍摄画面的实际尺寸，利用拍摄画面中已知尺寸的物体进行比较，得到校准系数，进而得到无人机拍摄画面的实际长宽与高度的对应关系；其特征是还包括以下步骤：（2）待测区域连续图像拍摄：将无人机飞行至待测海面区域，调节无人机拍摄高度，固定无人机位置拍摄待测海面区域的水色图像；（3）PTV方法初步分析：根据图像的分辨率和帧率，运用校准系数计算实际拍摄图像尺寸大小，利用PTV方法分析待测海面区域锋面移动速度；（4）PIV方法实现高精度的海表面流场分析：首先将图像中呈现的所有像素分割成m
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n个窗口，根据粒子在水中不同的反光性，追踪窗口中的粒子，将每个窗口作为一个整体，利用粒子随时间的运动轨迹判断其运动状态，采用互相关算法分析出流场特征；针对表示海表面微小粒子的各个像素，运用PIVLAB软件，计算流场各点处的物理参量；（5）灰度极值法实现波浪速度的计算：利用灰度极值法求周期，利用公式，，得到c与T的对应关系，计算深水波波速；其中，c深水波波速，λ深水波波长，g重力加速度，T深水波周期；（6）滤波后海表面水团流速的计算：通过所述步骤（4）得到的结果可知各固定点利用PIV方法得到的流速，又通过所述步骤（5）获得各固定点利用灰度极值法计算得到的波浪传播速度，将PIV流速与波浪传播速度相减得到每一固定点处水团流速，...

【专利技术属性】
技术研发人员：王涛，孙超凡，菅秀阳，王竞怡，许胆，
申请(专利权)人：中国海洋大学，
类型：发明
国别省市：