基于侧扫声纳的海上风力轮机基础的三维重建和Scour体积检测

科学领域:

• 地质技术工程 地质技术工程
• 海洋可再生能源海洋可再生能源
• 声纳成像和信号处理

背景情况:

• 在海上风力轮机基础周围的冲击对结构稳定性构成重大风险.
• 准确及时监测扫对于有效的维护和风险管理至关重要.
• 现有的扫检测方法可能缺乏海上环境所需的准确性或效率.

研究的目的:

• 开发和验证使用侧扫描声纳图像的高精度3D重建和扫描体积检测方法.
• 提高海上风力轮机堆基础的冲洗评估的效率和可靠性.
• 提供一种实用的工具,用于监测扫的演变,并为维护策略提供信息.

主要方法:

• 声纳图像的预处理,包括灰度转换,二元化和区域合并.
• 采用优化的Shape-from-Shading (SFS) 方法,对扫雷坑的3D点云重建进行应用.
• 使用曲率和正常向量约束对点云数据进行过,然后进行基于深度的检测,聚类和形态修复.
• 精确的体积计算单个扫坑使用重量校正的AlphaShape算法.

主要成果:

• 拟议的方法成功地从声纳图像中重建和提取扫雷坑点云.
• 数字模拟显示,与理论值相比,平均体积测量精度为97.495%.
• 现场测量证实了该方法在现实海上条件下实际检测扫描体积的有效性.

结论:

• 开发的3D重建和扫描体积检测方法为海上风力轮机基础提供了高准确性和有效性.
• 这种方法提供了一种可靠的解决方案,可以及时监测和评估扫引起的风险.
• 经过验证的方法可以对海上风能基础设施的安全性和寿命作出重大贡献.