湖北中南鹏力海洋探测系统工程有限公司刘京城获国家专利权
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龙图腾网获悉湖北中南鹏力海洋探测系统工程有限公司申请的专利基于神经网络的多源浪参数自动化测量校验方法获国家发明授权专利权,本发明授权专利权由国家知识产权局授予,授权公告号为:CN116465372B 。
龙图腾网通过国家知识产权局官网在2026-04-17发布的发明授权授权公告中获悉:该发明授权的专利申请号/专利号为:202310471669.8,技术领域涉及:G01C13/00;该发明授权基于神经网络的多源浪参数自动化测量校验方法是由刘京城;叶祖超;林道宽;马欣;刘保良;陈智会;付伟;孙林;张晓艳;李燕;覃宇设计研发完成,并于2023-04-27向国家知识产权局提交的专利申请。
本基于神经网络的多源浪参数自动化测量校验方法在说明书摘要公布了:本发明提出了一种基于神经网络的多源浪参数自动化测量校验方法,能够定量计算获取海浪要素,提高波浪要素测量精度。本发明通过从近岸监控视频中按帧截取视频图像,根据浮桶在海面的运动状态提取浮桶特征,定量计算获取海浪要素,主要包括有效浪周期、有效浪高、浪向等,同时通过表漂自带的波浪传感器获取有效浪周期、有效浪高、浪向信息,并通过表漂北斗模块与锚位置计算获取浪向。通过表漂原位测量与摄像头非接触式测量,对比验证,相互补充,提高波浪要素测量精度。
本发明授权基于神经网络的多源浪参数自动化测量校验方法在权利要求书中公布了:1.一种基于神经网络的多源浪参数自动化测量校验方法,其特征在于,包括如下步骤:内置北斗模块的表漂通过北斗卫星向岸基站发送波浪传感器数据,所述波浪传感器数据包括浪高、浪周期以及浪向,用于后续波浪标定与校验;通过单阶段目标检测算法YOLOv5训练得到神经网络模型模型,使用神经网络模型对图片数据集进行表漂和浮桶定位与识别,得到表漂和浮桶在图片数据集中的有序位置集合;通过数据集中表漂和浮桶位置纵向上变化量与表漂浪高拟合标定,确认变化量与表漂浪高关系;利用与表漂浪高关系与变化量得到浪高;利用数据集中表漂和浮桶位置纵向上变化周期确认浪周期;利用数据集中表漂和浮桶位置与锚抛设位置的位置关系确认浪向,从而实现对浪高、浪向以及浪周期的自动化测量,并根据表漂和浮桶的波浪结果相互校验; 具体实现步骤如下: 步骤1,岸基布设锚、浮桶与表漂,安装摄像头,其中锚抛设位置P,摄像头距海面垂直距离H;锚、浮桶与海面表层漂流浮标三者位置位于摄像头视场内,且摄像头视频观察到浮桶与海面表层漂流浮标在海面的起伏状态; 步骤2,表漂通过北斗卫星向岸基站发送波浪传感器数据,包括浪高H表漂、浪周期T表漂、浪向D表漂,用于后续波浪标定与校验; 步骤3,通过岸基摄像头每间隔5分钟获取存储具有表漂和浮桶的海面图片,积累神经网络数据训练集DataA; 步骤4,对数据中浮桶位置与表漂位置进行标注,通过单阶段目标检测算法YOLOv5训练得到模型ModelA,继而用模型进行所有数据标注,并进行人工校对修改,得到标注数据集DataB; 步骤5,通过单阶段目标检测算法YOLOv5训练标注数据集DataB得到模型ModelB,直至趋于饱和; 步骤6,海面在设定时间内海况不变,则通过岸基摄像头每间隔m帧获取一张图片,累计获取n帧图片数据集DataC; 步骤7,通过神经网络模型ModelB对数据集DataC进行表漂和浮桶定位与识别,得到表漂和浮桶在图片数据集中的有序位置集合; 步骤8,通过数据集中表漂和浮桶位置纵向上变化量△h与表漂浪高H表漂拟合标定,确认变化量△h与表漂浪高H表漂关系; 步骤9,通过△h与H表漂的关系与变化量△h得到波高H光电; 步骤10,通过数据集中表漂和浮桶位置纵向上变化周期确认浪周期T光电; 步骤11,通过数据集中表漂和浮桶位置与锚抛设位置P的位置关系确认浪向D光电; 步骤12,对比校验表漂和光电的浪高、浪向和浪周期结果; 所述步骤10中,具体包括以下步骤:通过位置集合List纵向上变化量h计算每一帧与第一帧纵向高度差R,量化图像集中每一帧与第一帧的差异,并通过平方和误差集合Rs获取集合中的较小值之间的间隔帧数dNum,通过m*dNum得到一个浪周期的总帧数,除以摄像头每秒帧数,得到浪周期T光电; 所述步骤11中,通过锚、浮桶与海面表层漂流浮标三者位置关系得到浪向D光电,包括以下步骤: 分别计算浮桶Px2,y2与锚抛设位置Px1,y1的角度Angle1,表漂Px3,y3和浮桶Px2,y2的角度Angle2: Angle1=90-math.degreesmath.atan2y2-y1,x2-x1+360%360 Angle2=90-math.degreesmath.atan2y3-y2,x3-x2+360%360 比较角度Angle1、Angle2,若两者相差较大,则抛弃抛弃本次结果,反之,则存储至集合ListDir; 对集合ListDir中各个浪向dir做校正,得到浪向集合ListDir2; 对集合ListDir2中浪向dir取平均值,作为浪向D光电输出。
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