[发明专利]一种用于海浪的双目影像测量与预测方法

权利要求书

1.一种用于海浪的双目影像测量与预测方法，其特征在于，包括：

S1：坐标系转换，完成不同坐标系下同一点的坐标转换，得到波浪上任意一点的坐标；

S2：特征点三边形影像配准，从S1中的波浪上任意一点的坐标中选取代表性的点作为特征点，利用特征点三边形法则提取一定区域内的波浪影像高程数据；

S3：不同坐标系的坐标立体交会，S2中的波浪影像高程数据是一个平面坐标系下的二维数据，通过S1的坐标系转换，将一个平面坐标系下的二维数据转换到其他三维坐标系，得到特征点的波浪影像高程三维立体坐标；

S4：海面波浪点云轮廓成像，通过波浪点云轮廓成像算法，将特征点的波浪影像高程三维立体坐标的点的三维坐标连成波浪轮廓曲线；

S5：波浪预测，结合特征点的波浪影像高程和波浪轮廓曲线，运用预测算法预测之后的波浪高程并得到未来一段时间的波浪轮廓曲线。

2.根据权利要求1所述的一种用于海浪的双目影像测量与预测方法，其特征在于，所述双目影像包括左目视图和右目视图；

S1包括：获取波浪实际海面坐标系的点(x，y，z)对应的左目视图坐标系点(x₁，y₁，z₁)、右目视图坐标系点(x₂，y₂，z₂)，定义三种坐标系，分别为：

波浪实际海面坐标系：建立在实际波浪影像测量海面空间的坐标系，以左目视图坐标系z₁轴与平均海平面交点为坐标原点o，z轴竖直向上，x轴垂直z轴并在面向左目视图时指向右侧，经过上述定义的波浪实际海面坐标系为o-xyz，x轴方向和坐标原点o都是相对左目视图的相对量；

双目影像坐标系：表示为xoy，以镜头透镜透光中心，即成像中心主点为原点，X轴和Y轴分别为像元行列方向，Z轴指向波浪实际海面坐标系；

矩阵坐标系：以像元行列数为坐标的坐标系，用于实现坐标系旋转与转换。

3.根据权利要求2所述的一种用于海浪的双目影像测量与预测方法，其特征在于，S1包括：

S1.1：通过旋转矩阵进行转换，将双目影像坐标系进行配准；

左目视图坐标系和右目视图坐标系之间的转换，波浪实际海面坐标系和双目影像坐标系之间的转换，均需使用转换矩阵，转换矩阵具体为：

坐标系绕其y轴旋转β角度的旋转矩阵为：

R_y为任一坐标系矩阵绕其y轴旋转β角度的旋转矩阵，β_y表示绕y轴旋转β角度的度数，sinβ_y、cosβ_y为β_y的正弦、余弦函数；

绕x轴旋转β角度的旋转矩阵为：

R_x为任一坐标系矩阵绕其x轴旋转β角度的旋转矩阵，β_x表示绕x轴旋转β角度的度数，sinβ_x、cosβ_x为β_x的正弦、余弦函数；

绕z轴旋转β角度的旋转矩阵为：

R_z为任一坐标系矩阵绕其z轴旋转β角度的旋转矩阵，β_z表示绕z轴旋转β角度的度数，sinβ_z、cosβ_z为β_z的正弦、余弦函数；

S1.2：获取到双目影像坐标系及其从属的扫描坐标系坐标；

设扫描坐标系为uov，uov从属于双目影像坐标系，扫描坐标系与双目影像坐标系的对应轴相互平行，设在双目影像坐标系中扫描坐标系的原点o的坐标为(x₀，y₀)，(x₀，y₀)同时也是内方位元素，内方位元素可通过线性变换来得到，影像的内方位元素是确定成像光束在像方向上的几何关系参量，用来表征影像成像中心与成像视图的相关位置；

在矩阵坐标系中，行列数大小恰为该像元中心在矩阵坐标系中的坐标值，由此可得两坐标系之间的转换关系为

其中，i、j为矩阵坐标系坐标，u、v为扫描坐标系坐标，r为矩阵坐标系行数，j为矩阵坐标系列数，int为取整函数；

S1.3：畸变修正，畸变是指相机对拍摄的图像相对于拍摄物的失真程度，是光学透镜固有的特性，设(x_m，y_m)是考虑畸变时物点(x_m，y_m，z_m)的像点在双目影像坐标系中的坐标，而(u_m，v_m)是不考虑畸变时该物点的像点在双目影像坐标系中的坐标，则(x_m，y_m)与(u_m，v_m)的关系可以表示为x_m＝x₀+u_m+δx_m，y_m＝y₀+v_m+δy_m

其中，δ_x，δ_y是畸变修正项，经过左右相机与波浪实际海面坐标系的坐标转换和畸变修正，完成坐标点在不同坐标系下的坐标转换。