基于明暗恢复形状法的非接触式波浪测量研究

栾雪涛; 李正农; 余昊; 邓勤犁; 吴红华

doi:doi:10.19912/j.0254-0096.tynxb.2024-0934

欢迎来到能源电力期刊网！

English Version 读者登录期刊登录

您当前的位置：

首页 >

文章列表页 >

基于明暗恢复形状法的非接触式波浪测量研究

更新时间：2025-12-17

- 基于明暗恢复形状法的非接触式波浪测量研究
- 基于明暗恢复形状法的非接触式波浪测量研究
- 太阳能学报 2025年第10期页码：13-22
- 作者机构：
- 作者简介：
- 基金信息：
- DOI：doi:10.19912/j.0254-0096.tynxb.2024-0934
  中图分类号： 743
- 网络出版：2025-10-31，
  
  纸质出版：2025-10-31
- 稿件说明：
移动端阅览
栾雪涛, 李正农, 余昊, 等. 基于明暗恢复形状法的非接触式波浪测量研究[J]. 太阳能学报, 2025,(10):13-22.

栾雪涛, 李正农, 余昊, et al. 基于明暗恢复形状法的非接触式波浪测量研究[J]. 2025, (10): 13-22.
栾雪涛, 李正农, 余昊, 等. 基于明暗恢复形状法的非接触式波浪测量研究[J]. 太阳能学报, 2025,(10):13-22. DOI： doi:10.19912/j.0254-0096.tynxb.2024-0934.

栾雪涛, 李正农, 余昊, et al. 基于明暗恢复形状法的非接触式波浪测量研究[J]. 2025, (10): 13-22. DOI： doi:10.19912/j.0254-0096.tynxb.2024-0934.

摘要

为实现简易、低成本的海面波浪实时测量

提出一种基于明暗恢复形状法（SFS）的非接触式波浪参数测量方法。首先利用单目相机获取水槽波浪以及浮球参照物图像信息

然后基于SFS法分别对波面以及参照物表面的三维形状进行恢复

并将尺寸变换系数引入到波面三维形状恢复结果中

进而根据三维重建结果提出波浪参数计算方法

最后将波浪参数测量结果与实际测量结果进行对比分析。结果表明该方法测得的平均波高、平均波长与实际值间的相对误差均小于5%

平均周期的相对误差均小于1%

且平均波向与实际波向的差距均在5°以内

具有较高的稳定性与准确性。

Abstract

To achieve a simple and low-cost real-time measurement of sea waves

this article proposes a non-contact wave parameter measurement method based on shape-from-shading （SFS）. Initially

a single camera is used to capture images of the wave tank and floating reference objects. Then

the three-dimensional shapes of the wave surface and reference objects are reconstructed using the SFS method. A size transformation coefficient is introduced into the 3D reconstruction results to accurately calculate wave parameters. The proposed method's wave parameter measurements are compared with actual measurements. Results indicate that the relative errors for average wave height and wavelength are less than 5%

the relative error for the average period is less than 1%

and the deviation in wave direction is within 5°. This method demonstrates high stability and accuracy.

关键词

Keywords

references

肖曦, 摆念宗, 康庆, 等. 波浪发电系统发展及直驱式波浪发电系统研究综述[J]. 电工技术学报, 2014, 29(3): 1-11.

夏海南, 王项南, 李强, 等. 波浪能发电装置现场测试中波浪参数比测分析[J]. 太阳能学报, 2022, 43(6): 251-255.

FURUSAWA M, INUKAI S.The great east Japan earthquake (2011): using the one health approach to minimise the impact on the livestock industry and human health[J]. Revue scientifique et technique (international office of epizootics), 2019, 38(1): 103-111.

左其华. 现场波浪观测技术发展和应用[J]. 海洋工程, 2008, 26(2): 124-139.

姜波, 丁杰, 方舣洲, 等. 涠洲岛海洋风能和波浪能资源评估[J]. 太阳能学报, 2023, 44(10): 461-466.

周阳, 叶钦, 杨斌, 等. 基于AWAC的三门湾海域波浪分布特征分析[J]. 太阳能学报, 2021, 42(10): 387-393.

WASEDA T, SINCHI M, KIYOMATSU K, et al.Deep water observations of extreme waves with moored and free GPS buoys[J]. Ocean dynamics, 2014, 64(9): 1269-1280.

BOUFERROUK A, SAULNIER J B, SMITH G H, et al.Field measurements of surface waves using a 5-beam ADCP[J]. Ocean engineering, 2016, 112: 173-184.

HOU Y D, WEN B Y, TIAN Y W, et al.Study on Bragg and non-Bragg scattering mechanism and frequency shifts from time-varying periodic water wave[J]. IEEE transactions on antennas and propagation, 2018, 66(11): 6255-6264.

许媛媛, 梁书秀, 毕小奇, 等. 基于图像测速的波浪破碎两相速度场测量方案探讨[J]. 海洋通报, 2022, 41(1): 92-101.

BENETAZZO A, FEDELE F, GALLEGO G, et al.Offshore stereo measurements of gravity waves[J]. Coastal engineering, 2012, 64: 127-138.

DE VRIES S, HILL D F, DE SCHIPPER M A, et al. Remote sensing of surf zone waves using stereo imaging[J]. Coastal engineering, 2011, 58(3): 239-250.

李蔚. 基于立体视觉与LSPIV的河流水动力过程近距遥感测量系统[D]. 杭州: 浙江大学, 2016.

HORN B K P. Understanding image intensities[J]. Artificial intelligence, 1977, 8(2): 201-231.

ZHENG Q, CHELLAPPA R.Estimation of illuminant direction, albedo, and shape from shading[C]//Proceedings of 1991 IEEE Computer Society Conference on Computer Vision and Pattern Recognition, Maui, HI, USA, 1991: 540-545.

TANKUS A, SOCHEN N, YESHURUN Y.Shape-from-shading under perspective projection[J]. International journal of computer vision, 2005, 63(1): 21-43.

陈喆. 有限条件下单帧光谱影像三维重构研究[D]. 武汉: 武汉大学, 2013.

FU G, ZHANG Q, SONG C F, et al.Specular highlight removal for real-world images[J]. Computer graphics forum, 2019, 38(7): 253-263.

浏览量

下载量

CSCD

文章被引用时，请邮件提醒。

提交

工具集

关联资源

广东海域风能与波浪能联合开发潜力评估

面向海上灯浮标供电的波流耦合链式发电装置

直驱式波浪发电系统串级LADRC功率优化控制技术

基于热红外图像的风力机叶片损伤识别方法研究