基于视频的投弃式温深仪速度测量技术研究

投弃式温深仪(XBT)的下降速率公式对XBT所测量的海水温度剖面有很大影响,通过分析视频测量系统所拍摄的XBT探头下落过程中的序列图像可计算其下落过程中的位姿参数并改进其下降速率公式。为测量XBT探头的下落速度,提出了一种基于积分投影和Radon变换的速度测量新方法。该方法无需复杂的图像处理算法及测量数据后处理算法,只需计算各帧图像的水平积分投影合成时间堆栈图像,根据时间堆栈图像的物理意义来确定目标运动轨迹的时空关系。通过对时间堆栈图像做Radon变换处理检测直线边缘特征,计算出目标的运动速度。实验表明,该方法简单、可靠,在图像质量较差的情况下仍能有效地计算出目标的运动速度。

基于图像处理的投弃式温深仪探头姿态测量研究

为改进国产投弃式温深仪(XBT)的下降速率公式,采用基于图像处理的方法测量XBT探头的运动参数。采用背景差分法获取差分图像,选择合适的阈值并对差分图像二值化,标记二值图像中的连通区域,将二值图像分割为几个互相独立的区域。通过计算分析各连通区域的特征集合来识别XBT探头。利用探头中轴线描述探头的运动姿态,将探头的长轴作为探头的初始中轴线,然后通过迭代优化的方法得到更加精确的结果。实验结果表明:该方法角度测量平均误差小于0.5°,能满足XBT探头姿态测量精度要求。目前已将基于该算法搭建的视觉测量系统应用于XBT投放实验中,取得了令人满意的结果。

投弃式温深测量仪高精度测温电路设计

为提高投弃式温度深度测量仪(XBT)的测温精度,本文利用电桥测温的方法设计了高精度测温电路,提出了新的校准方法,并应用软硬件结合设计了可靠的入水检测模块。海试结果表明,该XBT测量的温度剖面与标准CTD剖面曲线相似度在0.9以上,测温平均误差小于0.2℃,在允许误差范围内,测温精度达到预期目标。

基于形状特征的XBT探头检测与识别研究

为改进国产投弃式温深仪(XBT)的下降速率公式,拟采用基于图像处理的方法测量其下落过程中的运动参数并分析,为此要实现XBT探头的自动提取。为实现视频图像中XBT探头的自动检测识别,提出了一种基于形状特征的目标检测识别算法。首先通过背景差分法去除背景噪声并阈值分割,采用连通区域的标记算子将二值图像标记为互不连通的待识别区域。然后提取连通区域的偏心率、致密性以及标记图构造描述目标的特征向量,通过计算各连通区域的特征评价函数,利用模糊综合评价方法识别XBT探头。最后对研究方法进行了物理实验验证。实验结果表明:用模糊综合评价方法能较好地在复杂背景下实现目标的识别,能够有效地在序列图像中准确的检测识别出XBT探头目标,为XBT运动参数的测量打下了基础。

国产XBT海上比测方法研究及结果分析

随着国产投弃式温深仪(XBT)性能的提高,其使用范围和规模也逐步扩大,受某专项办的委托,厦门大学在南海东北部开展了"海洋监测设备适用性检验规范及海上试验研究(国家863计划)"项目,针对海洋技术领域研发的技术较为成熟、具备产品化条件的XBT开展检验与验证,对国产XBT的性能和实际使用情况进行分析和总结。试验中,在不同站点进行温盐深仪(CTD)现场测量,以此数据为真值对国产和进口XBT精度做评估。在较高速度走航测量时,则以进口XBT数据为参照,对国产XBT进行评估。试验结果表明,国产XBT整体上表现良好,成功率大概为80%,有些型号的国产XBT精度与进口XBT精度接近,但国产XBT无效剖面较多。同时也发现,进口XBT的精度无法满足预期比测的要求,不能准确计算出国产XBT精度,但结果仍然具有参考价值。本次试验可以为国产XBT的规模化应用和推广提供数据支持,也可为其他型号XBT/XCTD/CTD等仪器的比测提供借鉴。