一种水下地形测量方法技术

技术编号:46401115 阅读:7 留言:0更新日期:2025-09-16 19:51
本发明专利技术公开了一种水下地形测量方法。针对现有物理模型实验中接触式测量破坏地形、光学测量受折射干扰及声学设备成本高的问题,提出融合飞行时间修正与折射几何补偿的测量方案。所述方法通过布置深度相机实时采集冲刷地形点云数据,依次进行高斯滤波去噪、离群点剔除,并基于斯涅尔定律构建双介质光路修正模型,分别计算光速差异导致的飞行时间误差、空气‑水界面折射引起的轴向及径向偏移量,最终生成高精度三维地形坐标。该方法通过深度相机的低成本硬件结合算法补偿,减小了水下地形测量中折射与光速差异带来的误差,实验结果表明平均相对误差小于3%,实现了物理模型冲刷地形的非接触、高精度实时监测,为水工结构安全评估提供可靠技术支撑。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于智慧水利领域,具体涉及一种水下地形测量方法,适用于水工物理模型实验中冲刷地形的三维重建与实时监测。


技术介绍

1、物理模型实验在涉水工程局部冲刷研究中受制于地形测量技术瓶颈。现有测量方式分为静态与动态两类:静态测量需排干物理模型中的水体,采用钢尺、探针等接触式测量工具,虽具单点精度却破坏原始地形且无法捕捉瞬态过程;动态监测依赖超声波、激光扫描等非接触技术,虽可实现实时测量但面临设备成本高昂、操作复杂度高等技术障碍。对于小尺度物理模型而言,现有技术在经济性、操作效率与动态监测能力间难以平衡。

2、水体环境对冲刷地形测量提出更高技术要求:接触式测量需排水操作导致数据失真;光学测量受水体折射干扰误差显著;声学设备虽具备水下探测能力但分辨率不足且成本过高。特别在动态冲刷过程中,浑浊水体、瞬态地形变化等复杂工况对测量系统的环境适应性、数据采集频率及处理速度提出了严苛要求,现有技术难以满足高精度的实时监测需求。

3、三维重建技术为突破传统局限提供了新方向:基于计算机视觉的光学摄影测量虽能实现非接触高精度重建,但其依赖理想光照条件且本文档来自技高网...

【技术保护点】

1.一种水下地形测量方法,其特征在于,包括以下步骤:

2.根据权利要求1所述的水下地形测量方法,其特征在于,所述步骤S1中,所述深度相机固定于物理模型实验区域上方,其轴线垂直于待测表面,且与水位仪同步布置以采集水位参数。

3.根据权利要求1所述的水下地形测量方法,其特征在于,所述步骤S3中,所述高斯滤波采用二维高斯核函数进行平滑处理,所述离群点剔除通过计算点云中每个点与最近邻域点的平均距离,结合全局统计阈值判定并剔除稀疏离群点。

4.根据权利要求1所述的水下地形测量方法,其特征在于,所述步骤S4中,飞行时间误差修正公式为:

<p>5.根据权利要求...

【技术特征摘要】

1.一种水下地形测量方法,其特征在于,包括以下步骤:

2.根据权利要求1所述的水下地形测量方法,其特征在于,所述步骤s1中,所述深度相机固定于物理模型实验区域上方,其轴线垂直于待测表面,且与水位仪同步布置以采集水位参数。

3.根据权利要求1所述的水下地形测量方法,其特征在于,所述步骤s3中,所述高斯滤波采用二维高斯核函数进行平滑处理,所述离群点剔除通过计算点云中每个点与最近邻域点的平均距离,结合全局统计阈值判定并剔除稀疏离群点。

4.根据权利要求1所述的水下地形测量方法,其特征在于,所述步骤s4中,飞行时间误差修...

【专利技术属性】
技术研发人员:李黄丁涛胡立芳孙钰翔
申请(专利权)人:中国计量大学
类型:发明
国别省市:

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