Нахождение вектора уклонов взволнованной водной поверхности по ее изображению в условиях естественного освещения

Представлены некоторые результаты апробации алгоритма восстановления вектора уклонов взволнованной водной поверхности по её изображению, полученному в условиях естественного освещения при ясном, безоблачном небе. Для эксперимента использовался надувной бассейн диаметром ~ 2 м. Для ослабления сигнала обратного рассеяния вода насыщалась нигрозином. Изображения фиксировались на цифровую фотокамеру. Волнение создавалось вручную. Кроме изображения взволнованной водной поверхности использовалась фотография «зеркального» участка небосвода, отражённого в воде в отсутствие волнения. Используется приближение, в рамках которого распределение яркости неба, отражённого в спокойной воде, в пределах кадра может считаться линейным. В указанных выше условиях, была найдена компонента вектора уклонов, коллинеарная градиенту яркости небосвода. Для её нахождения использовалось изображение взволнованной водной поверхности и фотография того же участка воды в отсутствие волнения. Вторая компонента определялась непосредственно по найденной, используя тот факт, что обе компоненты вектора уклонов являются производными одной скалярной функции — функции возвышений водной поверхности. Используемый алгоритм позволял с приемлемой точностью найти уклоны волн, бегущих в разных направлениях, кроме тех, что распространялись вблизи нормали к градиенту яркости неба.

1. Долин Л. С., Лучинин А. Г., Турлаев Д. Г. Алгоритм восстановления изображений подводных объектов, искажённых поверх-ностным волнением // Известия РАН. Физика атмосферы и океана. 2004. Т. 40, № 6. С. 856—864.

2. Лучинин А. Г., Долин Л. С., Турлаев Д. Г. О коррекции изображений подводных объектов при неполной информации о поверхностном волнении // Известия РАН. Физика атмосферы и океана. 2005. Т. 41, № 2. С. 272—277.

3. Dolin L. S., Luchinin A. G., Titov V. I., Turlaev D. G. Correcting images of underwater objects distorted by sea surface roughness // Current Research on Remote Sensing, Laser Probing, and Imagery in Natural Waters. Proc. SPIE. 2007. V. 6615, 66150K. 12 p.

4. Турлаев Д. Г., Долин Л. С. О наблюдении подводных объектов через взволнованную водную поверхность: новый алгоритм коррекции изображений и лабораторный эксперимент // Известия РАН. Физика атмосферы и океана. 2013. Т. 49, № 3. С. 370—376.

5. Кацев И. Л., Зеге Э. П., Прихач А. С. Характеристики качества изображения при наблюдении объекта через случайную «живую» фазовую поверхность // Весцi НАНБ. Сер. Фiз.-мат. Навук. 2000. № 3. C. 84—89.

6. Вебер В. Л. Наблюдение подводных объектов через бликовые участки морской поверхности // Известия вузов. Радиофизика. 2005. Т. 48, № 1. С. 38—52.

7. Турлаев Д. Г. Нахождение вектора уклонов взволнованной водной поверхности по её изображению при квазинадирном наблюдении // Фундаментальная и прикладная гидрофизика. 2015. Т. 8, № 1. С. 48—58.

8. Шикин Е. В., Плис А. И. Кривые и поверхности на экране компьютера. Руководство по сплайнам для пользователей. М.: ДИАЛОГ-МИФИ, 1996. 240 с.