[发明专利]一种基于真实数据的乱序水面编辑方法

摘要

本发明是一种基于真实数据的乱序水面编辑方法。步骤如下:（1）利用搭建的多相机采集系统拍摄乱序水面运动图像，利用基于水面折射原理的算法重建真实水面高度场。（2）利用二维FFT方法将单帧二维高度场数据转换为二维频域数据，逐帧进行FFT计算，得到逐帧变化的二维频域数据。（3）利用三角函数拟合每一组随时间变化的频域值。设定误差阈值，利用L-M方法求解拟合参数。若超出误差阈值，则继续精细拟合或者保持周期性变化。（4）编辑利用真实数据求解得到的频域数据。（5）对于采集水面的后续运动，利用二维IFFT方法逐帧计算高度场。（6）对于编辑得到的水面高度场，利用随机振动统计理论进行分析。

主权项

一种基于真实数据的乱序水面编辑方法，其特征在于具体步骤如下：（1）利用搭建的多相机采集系统得到真实的乱序水面运动数据;在采集系统的水缸水下放置黑白棋盘格，利用变化的风吹或喷洒生成乱序水面运动现象，水面满足无规律的随机振动，利用标定过的多台高速相机拍摄一组水面运动图像，得到各相机图像特征点的映射关系，利用基于折射原理的水面重建算法及重采样插值算法，得到采样点有序的水面高度场，该高度场即为采集得到的真实数据;（2）用FFT方法求解变化的频域数据;具体为使用步骤（1）中的水面高度场，逐帧进行二维FFT计算，得到变化的二维频域数据;对于单帧高度场，通过二维FFT计算，得到该帧的二维频域值;逐帧计算得到二维频域数据中每组频域值随时间的变化,具体为：若高度场采样点密度为M*N，对于单帧二维FFT计算得到的M*N个频域数据，逐帧计算可以得到M*N组频域值随时间的变化规律;（3）利用三角函数对每组频域值随时间的变化规律进行三角函数拟合;使用步骤（2）中的二维频域数据，利用三角函数拟合每一组随时间变化的频域值;首先利用单个三角函数拟合，设定误差阈值，利用L‑M(Levenberg‑Marquardt）方法求解最小二乘拟合问题，得到三角函数的参数;若超出误差阈值，用叠加的三角函数再次进行最小二乘拟合求解;再次与误差阈值进行比较，若仍然大于设定阈值，即函数拟合不合理，则后续过程不编辑频域数据值，保持周期变化；若小于设定阈值，则函数拟合合理，后续过程利用三角函数自动编辑频域数据值;（4）利用步骤（3）计算得到的三角函数参数，利用拟合三角函数自动编辑二维频域值;具体为以采集帧数作为一个周期，利用步骤（3）计算得到的三角函数参数，利用拟合三角函数自动编辑步骤（2）中得到的频域数据;若三角 函数拟合效果满足误差阈值限制，则利用拟合函数自动编辑频域值，计算后续帧的频域值。否则，不编辑该频域值，频域值以采集帧数为一个周期作周期性变化;（5）利用编辑后的频域数据通过IFFT计算得到后续帧水面高度场；具体为使用步骤（4）中编辑得到的频域值，对于采集乱序水面后续的运动，对于单帧的编辑后的频域数据，利用二维IFFT方法求解得到该帧的水面高度场,通过逐帧计算从而得到后续水面的运动;（6）对于编辑得到的后续水面高度场，以采集帧数为一个周期，利用随机振动的统计理论进行分析。若该点高度值在不同周期内符合相同的统计规律，编辑效果较好;若不符合，则编辑效果较差，不再编辑该点高度值，认为高度值以采集帧数作为一个周期作周期性变化。