Abstract
A new methodology to estimate the period and direction of monochromatic surface gravity waves is presented based on the processing of a sequence of images. The analysis focuses on the spatial-temporal variability of brightness on the image plane. One camera only is employed to record the water surface. The main motive is to come up with a simplified and practical configuration which allows its operational implementation either on the laboratory or on oil platforms or on top of buildings. The promising results correspond to experiments in a monochromatic wave tank. The image processing technique has proven to be a valuable tool for wave measurements.
Highlights
A new methodology to estimate the period and direction of monochromatic surface gravity waves is presented based on the processing of a sequence of images
Os resultados obtidos para este parâmetro revelam um pequeno erro entre o período resultante do processamento e a onda gerada para todos os Figura 4 Imagem obtida pela câmera, durante o experimento, mostrando a posição dos pontos utilizados para o processamento
O fluxo óptico no plano da imagem possibilitou determinar a direção de propagação da onda em 7 dos 9 casos analisados
Summary
O estudo das ondas se fundamenta em uma etapa crucial: a observação. Neste sentido, tornase primordial obter formas eficazes de registro de dados, que possibilitem a análise e o monitoramento dos principais parâmetros que caracterizam o estado de mar. A título de exemplificação, a Figura 1 apresenta a comparação entre dois espectros e as respectivas séries temporais obtidas de um dos experimentos realizados no tanque de ondas, onde foi gerada uma onda monocromática com período de 1 segundo. A comparação com uma série temporal de brilho medida em um ponto fixo (c) e seu espectro (d) para uma onda de 1 segundo gerada demonstra que o período de oscilação é estritamente o mesmo. Calculase portanto os espectros de diversos pontos em uma mesma imagem e estes são multiplicados entre si, o que elimina ou mitiga a amplitude das oscilações múltiplas da fundamental. Figura 1 Comparação entre o espectro de frequência S( f ) de uma onda de 1 segundo de período e o espectro obtido pela série temporal de brilho B( f ). As frequências candidatas a representar o período da onda devem apresentar um valor de coerência elevada com os demais pontos distribuídos
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