【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及测波，尤其涉及一种用于波浪水槽模型实验的视频测波方法和系统。
技术介绍
1、港口、海洋工程建筑物一般位于近海地区，经常受到波浪、水流等海岸动力因素的破坏作用，需要经常开展波浪水槽物理模型试验。根据相似原理，通过比尺的缩小，使原型有关现象在模型中复演，比较直观，以便进行研究。
2、根据实验需要首先通过造波机生成规则波或者不规则波，波浪通过水槽后波高周期发生变化，通常采用电容式波高仪来测量变化后的波高和周期等要素。
3、电容式波高传感器为接触式观测方法，其缺点是可能会受到电磁干扰的影响，且在海水盐度高的水中更容易被腐蚀损坏，而且只能观测到传感器所在位置的水面波动变化，若要观测多个位置的波高变化情况，则需配置多台电容式波高传感器。观测成本高，且观测数据误差较大。
4、针对上述的现有技术存在的问题设计一种用于波浪水槽模型实验的视频测波方法和系统是本专利技术研究的目的。
技术实现思路
1、有鉴于此，本专利技术的目的在于提出一种用于波浪水槽模型实验的视频测波方法和系统，能够解决上述的问题。
2、本专利技术提供一种用于波浪水槽模型实验的视频测波方法，包括：
3、获取波浪水槽的水面波动视频图像，识别所述视频图像中的水体，得到水体上方与空气的边界线；
4、在所述视频图像中设置若干条垂直于所述波浪水槽底部的观测线，得到每条观测线与边界线的交点；
5、将每条观测线与边界线的交点在时间轴上依次连接得到水面波动
6、进一步，所述识别所述视频图像中的水体，得到水体上方与空气的边界线包括：
7、通过yolo系列模型构建所述图像分割模型；
8、采集波浪水槽的水面波动视频图像及其对应水体和空气边界线位置作为训练集和验证集；
9、将所述波浪水槽的水面波动视频图像作为所述图像分割模型的输入，所述边界线位置作为所述图像分割模型的输出，训练所述图像分割模型，得到所述图像分割模型的参数；
10、通过训练后的所述图像分割模型识别所述视频图像中的水体，得到水体上方与空气的边界线。
11、进一步，所述在所述视频图像中设置若干条垂直于所述波浪水槽底部的观测线包括：
12、每条所述观测线之间等距间隔排列。
13、进一步，所述将每条观测线与边界线的交点在时间轴上依次连接得到水面波动线包括：
14、每条所述水面波动线对应一个所述交点的波动过程，每条所述水面波动线包含若干个波。
15、进一步，所述通过水面波动线计算波要素包括：
16、计算所述水面波动线的实际高度；
17、根据所述水面波动线的实际高度计算波要素。
18、进一步，所述计算所述水面波动线的实际高度包括：
19、根据所述水槽底部和顶部的高度差和所述视频图像中的水槽底部和顶部的像素点数量计算出对应比例；
20、根据所述对应比例和所述水面波动线的像素点数量换算得到所述实际高度。
21、进一步，所述根据所述水面波动线的实际高度计算波要素包括：
22、计算所述水面波动线上每个波的波高和周期；
23、根据所述水面波动线上每个波的波高和周期计算最大波高、最大波周期、十分之一大波波高、十分之一大波周期、有效波波高、有效波周期。
24、进一步，所述计算所述水面波动线上每个波的波高和周期包括：
25、量取相邻两上跨或下跨零点间一个显著波峰与一个显著波谷间的铅直距离作为一个波的所述波高h；
26、量取相邻两个显著波峰或两个上跨零点的时间间隔作为一个波的所述周期。
27、进一步，所述根据所述水面波动线上每个波的波高和周期计算最大波高、最大波周期、1/10大波波高、有效波波高：
28、对所述水面波动线上的所有波根据所述波高进行排序，选取前100个所述波；
29、选取所有波高中的最大值为最大波高，最大波高的波对应的周期为最大波周期；
30、选取前1/10个所述波高的平均值得到1/10大波波高；
31、选取前1/3个所述波高的平均值得到有效波高。
32、本专利技术提供一种用于波浪水槽模型实验的视频测波系统，包括：
33、识别模块，用于获取波浪水槽的水面波动视频图像，识别所述视频图像中的水体，得到水体上方与空气的边界线；
34、观测线模块，用于在所述视频图像中设置若干条垂直于所述波浪水槽底部的观测线，得到每条观测线与边界线的交点；
35、计算模块，用于将每条观测线与边界线的交点在时间轴上依次连接得到水面波动线，通过水面波动线计算波要素。
36、本专利技术的有益效果：
37、一是通过获取波浪水槽的水面波动视频图像，识别所述视频图像中的水体，得到水体上方与空气的边界线；无需在水槽中另外设置各类传感器采集数据，节约实验成本，仅需要在水槽侧边设置摄像头进行拍摄录制，即可获取波浪水槽的水面波动视频图像，利用视频图像得到水体和空气的边界线，方便后续水面波动线的确定和计算波要素。
38、二是在所述视频图像中设置若干条垂直于所述波浪水槽底部的观测线，得到每条观测线与边界线的交点；利用观测线和边界线的交点可以快速和准确得到水面波动线，可以直接得到水面波动线上的若干观测点，无需另外设置传感器收集波浪数据。
39、三是将每条观测线与边界线的交点在时间轴上依次连接得到水面波动线，通过水面波动线计算波要素；根据水面波动线上的信息，可以快速计算不同时间不同观测位置的波要素数据，统计出的波要素数据可用来验证和分析波浪在传播过程中的变化情况和规律。
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1.一种用于波浪水槽模型实验的视频测波方法，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的用于波浪水槽模型实验的视频测波方法，其特征在于，所述识别所述视频图像中的水体，得到水体上方与空气的边界线包括：
3.根据权利要求1所述的用于波浪水槽模型实验的视频测波方法，其特征在于，所述在所述视频图像中设置若干条垂直于所述波浪水槽底部的观测线包括：
4.根据权利要求1所述的用于波浪水槽模型实验的视频测波方法，其特征在于，所述将每条观测线与边界线的交点在时间轴上依次连接得到水面波动线包括：
5.根据权利要求1所述的用于波浪水槽模型实验的视频测波方法，其特征在于，所述通过水面波动线计算波要素包括：
6.根据权利要求5所述的用于波浪水槽模型实验的视频测波的方法，其特征在于，所述计算所述水面波动线的实际高度包括：
7.根据权利要求5所述的用于波浪水槽模型实验的视频测波的方法，其特征在于，所述根据所述水面波动线的实际高度计算波要素包括：
8.根据权利要求7所述的用于波浪水槽模型实验的视频测波的方法，其特征在于，所述计算
9.根据权利要求7所述的用于波浪水槽模型实验的视频测波的方法，其特征在于，所述根据所述水面波动线上每个波的波高和周期计算最大波高、最大波周期、1/10大波波高、有效波波高包括：
10.一种用于波浪水槽模型实验的视频测波系统，其特征在于，用于实现权利要求1-9任意一项所述的用于波浪水槽模型实验的视频测波方法，包括：
...【技术特征摘要】
1.一种用于波浪水槽模型实验的视频测波方法，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的用于波浪水槽模型实验的视频测波方法，其特征在于，所述识别所述视频图像中的水体，得到水体上方与空气的边界线包括：
3.根据权利要求1所述的用于波浪水槽模型实验的视频测波方法，其特征在于，所述在所述视频图像中设置若干条垂直于所述波浪水槽底部的观测线包括：
4.根据权利要求1所述的用于波浪水槽模型实验的视频测波方法，其特征在于，所述将每条观测线与边界线的交点在时间轴上依次连接得到水面波动线包括：
5.根据权利要求1所述的用于波浪水槽模型实验的视频测波方法，其特征在于，所述通过水面波动线计算波要素包括：
6.根据权利要求5所述的用于波浪水槽模...
【专利技术属性】
技术研发人员：曾志，陈智杰，孙全，戚洪帅，
申请(专利权)人：自然资源部第三海洋研究所，
类型：发明
国别省市：
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