【技术实现步骤摘要】
一种基于摄影测量与激光点融合的海洋波浪测量方法
[0001]本专利技术公开一种基于摄影测量与激光点融合的海洋波浪测量方法,属于激光雷达测量
技术介绍
[0002]传统的海浪测量方法使用传感器或浮标等设备来测量海浪的高度和频率等参数,这些方法受到设备成本高、安装位置限制、数据采集困难等问题的影响,且传感器的覆盖范围可能有限,无法提供全面的海浪测量。摄影测量技术通过相机拍摄海浪图像,利用图像处理和计算机视觉算法提取海浪的特征信息,通常只能提供二维的海浪图像,无法获取海浪的三维形态和高度信息,对于海浪的准确测量和重建存在一定的限制。激光雷达可以通过发送激光脉冲并接收回波来测量目标物体的距离和位置信息,通常需要点云数据处理和三维重建算法来获取目标物体的表面形态,对于复杂的海浪表面,可能需要高密度的点云数据和复杂的算法才能准确重建海浪形态。
技术实现思路
[0003]本专利技术的目的在于提供一种基于摄影测量与激光点融合的海洋波浪测量方法,以解决现有技术中,海洋测量精度不足的问题。
[0004]一种基于摄影测量与激光点融合的海洋波浪测量方法,包括:S1.进行激光雷达和相机的联合标定;S2.通过激光雷达和相机进行数据采集;S3.相机图像特征提取与描述;S4.激光点特征提取与描述;S5.进行激光点的分类以及补充;S6.特征点匹配;S7.将欧式距离的倒数作为匹配分数的一部分,和余弦相似度得到的匹配分数根据权重计算出平均匹配分数,如果得到的欧式距离小于最小距离,则更新最小距离和最佳匹配索引;S8.如果最 ...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种基于摄影测量与激光点融合的海洋波浪测量方法,其特征在于,包括:S1.进行激光雷达和相机的联合标定;S2.通过激光雷达和相机进行数据采集;S3.相机图像特征提取与描述;S4.激光点特征提取与描述;S5.进行激光点的分类以及补充;S6.特征点匹配;S7.将欧式距离的倒数作为匹配分数的一部分,和余弦相似度得到的匹配分数根据权重计算出平均匹配分数,如果得到的欧式距离小于最小距离,则更新最小距离和最佳匹配索引;S8.如果最小距离小于匹配阈值,则当前的激光点成功匹配到最佳特征点,将结果输入到匹配结果中;S9.准确性验证;S10.海洋测量与重建。2.根据权利要求1所述的一种基于摄影测量与激光点融合的海洋波浪测量方法,其特征在于,S1包括:S1.1.使用一个已知尺寸和形状的棋盘格标定板,确保标定板放置在相机和激光雷达视野内,固定相机和激光雷达在稳定位置上,确保相机和激光雷达之间的几何关系相对固定;S1.2.采集相机图像和激光点云数据,确保相机和激光雷达视野重叠并包含标定板,通过标定板的变化算出相机的位姿矩阵,手动用小圈把点云中对应的标定板框出来,小圈最少包含两条点云线,两条线即可构成一个面,就是标定板所在的平面,通过激光雷达相对于这个面的角度推算出激光雷达的姿态,通过这个面点云的距离算出其位置,再和相机相对比,得到相机与雷达的外参矩阵。3.根据权利要求1所述的一种基于摄影测量与激光点融合的海洋波浪测量方法,其特征在于,S2包括:使用相机拍摄海浪图像,同时使用基于软件无线电的激光雷达系统投射激光点到海面上,并记录激光点图像序列,确保相机和激光雷达位置固定,并且时间同步。4.根据权利要求1所述的一种基于摄影测量与激光点融合的海洋波浪测量方法,其特征在于,S3包括:对相机拍摄的海浪图像进行特征提取,将海浪图像进行灰度化处理,将海浪的灰度图像和关键点作为特征描述的输入,计算关键点的特征描述子。5.根据权利要求1所述的一种基于摄影测量与激光点融合的海洋波浪测量方法,其特征在于,S4包括:从激光回波中提取激光点信息,记录激光点在海面的位置信息,获取海浪表面的空间坐标数据,将激光点的三维坐标作为特征点的位置,计算特征点所在图像区域的梯度信息表示特征点的强度值或颜色信息,并将激光雷点的强度值作为特征描述子。6.根据权利要求1所述的一种基于摄影测量与激光点融合的海洋波浪测量方法,其特征在于,S5包括:将激光点进行分类,分为有效激光点和无效激光点,从以下三个分类方法中选择一种进行分类:B1.通过激光点的密度进行分类,针对每个激光点计算周围邻域内的激光点数量,设置
每平方米50个激光点,如果低于设置的阈值则视为无效激光点,高于阈值视为有效激光点;B2.计算激光点的聚集程度,通过K
‑
means算法对激光点进行聚类,将激光点划分为不同的群集,对群集大小、紧密度进行分析,设置相应的阈值进行分类;B3.根据运动模式进行分类,分析激光点在连续帧之间的运动模式,根据激光点在时间序列上的运动特征,将运动模式与期望的海浪运动模式进行比较,如果两者具有一致性,视为有效激光点;当关键位置激光点缺失时,采取拟合的方法选择海浪曲面...
【专利技术属性】
技术研发人员:杜立彬,陈浩,袁一博,孟祥谦,刘杰,尚志伟,崔童,
申请(专利权)人:山东科技大学,
类型:发明
国别省市:
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