真实海洋环境中三维波浪场的智能重构与预报系统及方法技术方案

本发明专利技术公开一种真实海洋环境中三维波浪场的智能重构与预报系统及方法，属于海洋工程技术领域，包括无人机图像捕捉模块、图像预处理模块、特征识别与参数提取模块、低对比度与高噪声图像处理模块、波峰波谷识别模块、波浪特性分析模块、波浪特征分析与预测模块、无人机位置调整模块、波浪模拟与演化模块，通过集成先进的图像处理技术和人工智能算法，提升自由波和高阶束缚波的空间波面解析度，同步叠加合成精准的三维波浪场。能够实时利用多架高空无人机在各种海况下采集波面图像并进行波浪特征识别和参数提取，依托波浪演化物理控制方程，有效实现海洋中的近场、中场和远场波面的三维重构。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种真实海洋环境中三维波浪场的智能重构与预报系统及方法，属于海洋工程实验装置。

技术介绍

1、现有技术中高海况下船舶与海洋结构物遭遇极限波浪的研究已经取得了一些进展，但是大部分研究仅限于数值模拟和物理水池实验，其所用的波浪信息完全基于统计资料，并且局限于二维波浪，重构后生成的波浪场与真实海洋环境存在较大的差异。专利公布号为cn106990404a公开的一种利用导航x波段雷达反演海面波高的自动定标算法，利用导航x波段雷达反演真实海面波高的自动定标算法，但该技术仅适用于单一测点的波浪时间波列，无法重构空间三维立体信息。又如专利公布号为cn113970756a公开的一种波浪的激光测量装置与三维波浪场时空反演重构方法，采用激光雷达测量装置来反演重构三维波浪场，但其装置位于船舶桅杆之上，雷达扫描时间过长时因波浪不断处于运动变化状态而无法准确获得瞬时空间波面图，扫描时间过短时则测量区域非常有限无法捕捉足够的波浪场信息，且在高海况时该方法受船舶运动的影响较大，很难完成初始波面的准确测量。中国专利公布号为cn110763189a公开了一种基于双目视觉的海浪高本文档来自技高网...

【技术保护点】

1.一种真实海洋环境中三维波浪场的智能重构与预报方法，其特征在于：包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的真实海洋环境中三维波浪场的智能重构与预报方法，其特征在于：所述的步骤S2中图像预处理包括：采用图像预处理算法增强波浪成像质量，包括去噪、对比度调整和色彩校正。

3.根据权利要求1所述的真实海洋环境中三维波浪场的智能重构与预报方法，其特征在于：所述的步骤S3中，针对不同光照条件下图像退化的问题，采用RGB和HSV双颜色空间与多个神经子网络相融合的深度学习图像增强算法进行处理和分析。

4.根据权利要求1所述的真实海洋环境中三维波浪场的智能重构与预报方法...

【技术特征摘要】

1.一种真实海洋环境中三维波浪场的智能重构与预报方法，其特征在于：包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的真实海洋环境中三维波浪场的智能重构与预报方法，其特征在于：所述的步骤s2中图像预处理包括：采用图像预处理算法增强波浪成像质量，包括去噪、对比度调整和色彩校正。

3.根据权利要求1所述的真实海洋环境中三维波浪场的智能重构与预报方法，其特征在于：所述的步骤s3中，针对不同光照条件下图像退化的问题，采用rgb和hsv双颜色空间与多个神经子网络相融合的深度学习图像增强算法进行处理和分析。

4.根据权利要求1所述的真实海洋环境中三维波浪场的智能重构与预报方法，其特征在于：所述的步骤s7中同步实现了时域波浪信息的分析和提取，基于选定的空间网格点内波面信息时间变化序列与有效波高、谱峰周期波浪特征参数的映射关系，引入部分卷积的fasternet模型，采用不同卷积核数、block数以及步长执行conv2d和block操作，实现单点波浪特征参数的分析及预测。

5.根据权利要求1所述的真实海洋环境中三维波浪场的智能重构与预报方法，其特征在于：所述步骤s9中，随机波幅相位波浪模型的波面η的方程为：

6.根...

【专利技术属性】
技术研发人员：张茴栋，梁丙臣，尹则高，陶山山，拾兵，韩治，陈铗恕，付可意，
申请(专利权)人：中国海洋大学，
类型：发明
国别省市：