【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于海洋工程，尤其涉及一种现场波高和周期测量方法、装置、系统及介质。
技术介绍
1、在海洋工程领域，准确测量海浪的波高对于海上结构物的设计、工程施工和海洋预报具有重要意义。海浪是海洋结构物所受到的主要外部荷载之一。通过实测波浪数据，可以获取波浪高度和周期等参数，为海洋结构物的设计和安全评估提供准确的输入参数。这有助于确保结构物的稳定性、可靠性和安全性。在海岸工程规划中，波浪实测数据对于评估海岸侵蚀、波浪冲击、波浪能利用等方面至关重要。实测数据可以提供详细的波浪特征，包括波浪高度、周期、能量谱等，从而为海岸工程的设计、海岸防护措施的制定和修订提供准确的依据。在沿海工程施工中，如港口建设、海上风电场建设等，波浪实测数据对于制定施工计划和决策至关重要。实测数据可以提供关键的波浪参数，如最大波高、最大波浪周期等，帮助确定施工时间窗口和制定相应的安全措施，以确保施工过程的顺利进行。此外，波浪实测数据对于船舶运行和安全具有重要意义。船舶在波浪中的运行状态和性能直接受波浪条件的影响。准确的波浪数据可以帮助船舶船员和航海员适应不同的波浪环境，以确保船舶的航行安全和货物的稳定性。
2、目标的波高和波周期测量方法一般采用浮标测量、声纳测量和激光测量等。然而，这些方法存在一些限制，如设备安装复杂、测量范围有限、实时性差等问题。
技术实现思路
1、本专利技术的目的在于提供一种现场波高和周期测量方法、装置、系统及介质，通过对现场海浪视频的处理和分析，实现对波浪的波高和周期测量，具有简单
2、本专利技术是通过以下技术方案实现的：
3、一种现场波高和周期测量方法，包括以下步骤：
4、s1、通过监控设备获取监控现场的波浪视频，波浪视频包括多个视频帧图像，每个视频帧图像中至少包括水面和桩柱；
5、s2、依次从波浪视频中读取一帧视频帧图像，并对读取的视频帧图像进行处理，其中，对读取的视频帧图像进行处理的步骤包括：
6、s21、将视频帧图像转换为二值化图像，对二值化图像进行轮廓提取，得到二值化图像上桩柱顶部的第一边缘轮廓信息和位于水面上的桩柱桩身的第二边缘轮廓信息，并计算第一边缘轮廓信息和第二边缘轮廓信息的面积；
7、s22、通过桩柱顶部的实际面积，对第一边缘轮廓信息和第二边缘轮廓信息的面积进行校准；
8、s23、基于第二边缘轮廓信息的面积，计算第二边缘轮廓信息中水面与桩顶之间的平均距离，并以计算的平均距离作为视频帧图像的高度值；
9、s3、计算多个视频帧图像的高度值的平均值，得到平均高度值；
10、s4、对于每个视频帧图像，计算视频帧图像的高度值与平均高度值之间的高度差值，得到视频帧图像对应的波面高程；
11、s5、根据多个视频帧图像对应的波面高程，得到若干上跨零点和若干下跨零点，利用相邻的两个上跨零点或相邻的两个下跨零点计算波浪周期；
12、s6、对于每个波浪周期，将处于波浪周期内的视频帧图像记为目标视频帧图像，得到多个目标视频帧图像，并根据多个目标视频帧图像的波面高程计算波浪周期内的波高值。
13、进一步地，将视频帧图像转换为二值化图像的步骤包括：
14、s211、将视频帧图像进行灰度处理，得到灰度图像；
15、s212、将灰度图像进行二值化处理，得到二值化图像。
16、进一步地，通过桩柱顶部的实际面积，对第一边缘轮廓信息和第二边缘轮廓信息的面积进行校准的步骤包括：
17、s221、计算桩柱顶部的实际面积与第一边缘轮廓信息的面积之间的面积差值，并判断面积差值是否在预设的误差范围内，若是，则无需对第一边缘轮廓信息的面积进行校准，若否，则进入步骤s222；
18、s222、判断面积差值是否大于0，若是，则进入步骤s223，若否，则进入步骤s224；
19、s223、将第一边缘轮廓信息的面积和第二边缘轮廓信息的面积分别乘以预设的第一校准因子，得到新的第一边缘轮廓信息的面积和第二边缘轮廓信息的面积；
20、s224、将第一边缘轮廓信息的面积和第二边缘轮廓信息的面积分别乘以预设的第二校准因子，得到新的第一边缘轮廓信息的面积和第二边缘轮廓信息的面积；
21、s225、重复步骤s221，直到面积差值在预设的误差范围内。
22、进一步地，对读取的视频帧图像进行处理的步骤之后，方法还包括：
23、s2a、判断是否接收到读取结束指令；
24、s2b、若是，则结束从波浪视频中读取视频帧图像。
25、进一步地，对读取的视频帧图像进行处理的步骤之后，方法还包括：
26、s2c、创建显示窗口；
27、s2d、将读取的视频帧图像、视频帧图像处理后的二值化图像、二值化图像上第一边缘轮廓信息和第二边缘轮廓信息以及和第一边缘轮廓信息和第二边缘轮廓信息的面积在显示窗口进行显示。
28、进一步地，根据多个目标视频帧图像的波面高程计算波浪周期内的波高值的步骤包括：
29、s61、将多个目标视频帧图像的波面高程进行对比，将最大的波面高程作为波峰值，将最小的波面高程作为波谷值，计算波峰值和波谷值之间的差值，得到波浪周期内的波高值。
30、进一步地，根据多个视频帧图像对应的波面高程，得到若干上跨零点和若干下跨零点的步骤包括：
31、s51、在多个视频帧图像中依次选取一帧视频帧图像作为基准视频帧图像；
32、s52、计算基准视频帧图像对应的波面高程和位于基准视频帧图像后一帧的视频帧图像对应的波面高程的乘值，并判断乘值是否小于0；
33、s53、若乘值小于0，则计算基准视频帧图像和位于基准视频帧图像后一帧的视频帧图像之间波面高程等于0的时刻，若基准视频帧图像对应的波面高程大于0，则将计算的时刻记为下跨零点，若基准视频帧图像对应的波面高程小于0，则将计算的时刻记为上跨零点。
34、本专利技术还提供一种现场波高和周期测量装置，包括：
35、获取模块，用于通过监控设备获取监控现场的波浪视频，波浪视频包括多个视频帧图像，每个视频帧图像中至少包括水面和桩柱；
36、读取模块，用于依次从波浪视频中读取一帧视频帧图像，并对读取的视频帧图像进行处理，其中，读取模块包括转换子模块、校准子模块和计算子模块；
37、转换子模块，用于将视频帧图像转换为二值化图像，对二值化图像进行轮廓提取，得到二值化图像上桩柱顶部的第一边缘轮廓信息和位于水面上的桩柱桩身的第二边缘轮廓信息，并计算第一边缘轮廓信息和第二边缘轮廓信息的面积；
38、校准子模块，用于通过桩柱顶部的实际面积，对第一边缘轮廓信息和第二边缘轮廓信息的面积进行校准；
39、计算子模块，用于基于第二边缘轮廓信息的面积，计算第二边缘轮廓信息中水面与桩顶之间的平均距离，并以计算的平均距离作为视频帧本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种现场波高和周期测量方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的现场波高和周期测量方法，其特征在于，所述将所述视频帧图像转换为二值化图像的步骤包括：
3.根据权利要求1所述的现场波高和周期测量方法，其特征在于，所述通过桩柱顶部的实际面积，对所述第一边缘轮廓信息和第二边缘轮廓信息的面积进行校准的步骤包括：
4.根据权利要求1所述的现场波高和周期测量方法，其特征在于，所述对读取的所述视频帧图像进行处理的步骤之后，所述方法还包括：
5.根据权利要求1所述的现场波高和周期测量方法，其特征在于，所述对读取的所述视频帧图像进行处理的步骤之后，所述方法还包括：
6.根据权利要求1所述的现场波高和周期测量方法，其特征在于，所述根据多个目标视频帧图像的高度值计算波浪周期内的波面高程的步骤包括：
7.根据权利要求1所述的现场波高和周期测量方法，其特征在于，所述根据多个所述视频帧图像对应的波面高程，得到若干上跨零点和若干下跨零点的步骤包括：
8.一种现场波高和周期测量装置，其特征在于，包括：
...【技术特征摘要】
1.一种现场波高和周期测量方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的现场波高和周期测量方法，其特征在于，所述将所述视频帧图像转换为二值化图像的步骤包括：
3.根据权利要求1所述的现场波高和周期测量方法，其特征在于，所述通过桩柱顶部的实际面积，对所述第一边缘轮廓信息和第二边缘轮廓信息的面积进行校准的步骤包括：
4.根据权利要求1所述的现场波高和周期测量方法，其特征在于，所述对读取的所述视频帧图像进行处理的步骤之后，所述方法还包括：
5.根据权利要求1所述的现场波高和周期测量方法，其特征在于，所述对读取的所述视频帧图像进行处理的步骤...
【专利技术属性】
技术研发人员：沈文耿，王雪刚，林美鸿，陈进，左华楠，
申请(专利权)人：中交四航工程研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：
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