Качественные оценки возможности восстановления профиля волнения по модельным стереоизображениям круга Снеллиуса

На качественном уровне рассмотрены возможности использования оптических стереоизображений морской поверхности, зарегистрированных из-под воды, применительно к задаче дистанционной диагностики волнения. Задача реализована в численном эксперименте с использованием модели стереоизображения круга Снеллиуса (подводного изображения небосвода) для заданного рельефа морской поверхности. Проанализировано влияние параметров фотокамеры, геометрии наблюдения, освещения и волнения на качество построения карт диспарантности (смещения), необходимых для восстановления дальностей до визируемых элементов морской поверхности. Сформулированы рекомендации по методике проведения натурного эксперимента с целью апробации предложенного метода.

1. Cox C., Munk W. Measurements of the Roughness of the Sea Surface from Photographs of the Sun Glitter// Journal of the Optical Society of America. 1954. Nо 44. P. 838–850.

2. Баханов В.В., Демакова А.А., Кориненко А.Е., Рябкова М.С., Титов В.И. Оценка спектров ветровых волн с длинами волн от сантиметров до метра по изображениям поверхности моря // Морской гидрофизический журнал, 2018. Т. 34, № 3. С. 192–205. doi: 10.22449/0233-7584-2018-3-192-205

3. Kudryavtsev V., Yurovskaya M., Chapron B., Collard F., Donlon C. Sun glitter imagery of ocean surface waves. Part 1: Directional spectrum retrieval and validation // Journal of Geophysical Research: Oceans 122. 2017. No 2. P. 1369–1383. doi: 10.1002/2016JC012425

4. Banner M.L., Jones S.F., Trinder J.C. Wavenumber spectra of short gravity waves // Journal of Fluid Mechanics. 1989. Vol. 198. P. 321–344. doi: 10.1017/S0022112089000157

5. Shemdin O.H., Tran H.M. Measuring Short Surface Waves with Stereography // Photogrammetric Engineering and Remote Sensing. 1992. Vol. 58. P. 311–316.

6. Benetazzo А. Measurements of short water waves using stereo matched image sequences // Coastal Engineering. 2006. Vol. 53, No 12. P. 1013–1032. doi: 10.1016/j.coastaleng.2006.06.012

7. Косник М.В., Дулов В.А., Малиновский В.В., Смолов В.Е., Погребной А.Е. Оценка двумерных пространственных спектров коротких волн с помощью стереофотосъемки // Экологическая безопасность прибрежной и шельфовой зон и комплексное использование ресурсов шельфа, 2009, № 19. С. 401–414.

8. Мольков А.А., Долин Л.С. Определение характеристик ветрового волнения по подводному изображению морской поверхности // Известия РАН. Физика атмосферы и океана, 2012. Т. 48, № 5. С. 617–630.

9. Molkov A.A. Retrieval of slope spectrum of sea roughness by Snell’s window imagery: theory and numerical experiment (one-dimensional sea roughness) // Proceedings SPIE11529, Remote Sensing of the Ocean, Sea Ice, Coastal Waters, and Large Water Regions 2020, 115290C. doi: 10.1117/12.2573949

10. Мольков А.А., Долин Л.С. Определение дисперсии уклонов взволнованной водной поверхности по размытию границы круга Снеллиуса // Известия РАН. Физика атмосферы и океана, 2013. Т. 49, № 5. С. 615–626. doi: 10.7868/S0002351513050076

11. Vieira G. d. S. et al. Stereo Vision Methods: From Development to the Evaluation of Disparity Maps // 2017 Workshop of Computer Vision (WVC). 2017. P. 132–137. doi: 10.1109/WVC.2017.00030

12. MatLab. Block Matching. URL: https://nl.mathworks.com/help/vision/ref/blockmatching.html (дата обращения: 31.08.2021).

13. MatLab. Semi-Global Matching. URL: https://nl.mathworks.com/help/vision/ref/disparitysgm.html (дата обращения: 31.08.2021).

14. Долин Л.С., Левин И.М. Справочник по теории подводного видения. Ленинград: Гидрометеоиздат, 1991.

15. Hartley R., Zisserman A. Multiple View Geometry in Computer Vision. Cambridge University Press, 2004. 700 p. doi: 10.1017/S0263574700223217