[实用新型]一种海洋溢油监测用多光谱相机

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种海洋溢油监测用多光谱相机，属于海洋溢油监测技术领域。

背景技术

在海洋溢油事故发生后能够快速响应，及时识别水面溢油，并绘制溢油的空间和厚度 分布，对确定溢油回收计划、溢油漂浮轨迹建模、分散剂处理效果评估等具有非常重要的 作用。随着航空光学遥感技术的进步，机载光学成像大大促进了溢油应急响应的效率，特 别是多光谱相机，能够同时获得水面的多个谱段的图像信息，有效识别溢油区域并估算溢 油厚度。合理选择工作谱段的多光谱相机还能够实现业务化海洋溢油监测。随着无人机技 术的快速发展，小型无人机平台在溢油应急响应中表现出了非常优异的性能，能够快速布 置，可适应各种恶劣环境、避免人员伤害。

现有的机载多光谱相机主要有切换滤光片的分时成像多光谱相机和多通道同时成像的 相机阵列多光谱相机。分时成像多光谱相机由于每个谱段成像时间不一致，对机载平台稳 定性要求非常高，并且需要精准的图像配准，后期图像处理难度很大，光谱切换部件体积 较大，难以实现小型化和云台安装。基于相机阵列的多光谱相机，虽然能够实现相机多通 道同时成像，但是多相机的同步控制难度较大，并且多相机阵列体积较大，难以用于微型 无人机平台。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种海洋溢油监测用多光谱相机，该多光谱相机具有体积 小、重量轻、快照成像的优点，特别适合于微小型无人机平台。

本实用新型的目的通过以下技术方案来具体实现：

一种海洋溢油监测用多光谱相机，包括可见-近红外镜头、可见-近红外面阵光电探测 器、多光谱滤光膜、控制与信号处理电路，所述可见-近红外镜头的后侧设置所述多光谱滤 光膜、所述多光谱滤光膜的后侧设置所述可见-近红外面阵光电探测器，所述可见-近红外 面阵光电探测器与所述控制与信号处理器连接。

优选地，所述多光谱滤光膜镀在所述可见-近红外面阵光电探测器的表面。

所述多光谱滤光膜包括至少两种滤光膜单元，所述至少两种滤光膜单元具有不同的光 谱透过率，并且均匀的间隔铺设并覆盖所述可见-近红外面阵光电探测器的表面。

所述至少两种滤光膜单元的光谱透过率在400-1000nm范围内。

进一步的，任意两种滤光膜单元的光谱透过谱段中心波长相差至少30nm。

所述多光谱滤光膜包括四种滤光膜单元，其对应的中心波长分别为450nm、550nm、 600nm、710nm，半高宽均为10nm，四种滤光膜单元均匀间隔分布，各占总像元数的1/4。

优选地，还包括相机接口，所述相机接口与所述控制与信号处理电路连接。

更进一步的，还包括机械壳体，所述可见-近红外镜头、可见-近红外面阵光电探测 器、多光谱滤光膜、控制与信号处理电路、相机接口置于所述机械壳体内部。

所述控制与信号处理电路包括CCD或CMOS探测器的驱动控制电路、模数转换电路，及 数字信号处理电路，相机接口电路根据要求可设计成LVDS接口或以太网接口。

所述的可见-近红外镜头，透过率在400-800nm范围内，并且具有消色差设计，镜头为 定焦镜头，通过螺纹与相机外壳连接或通过法兰盘与相机机械外壳螺钉连接。

所述的可见-近红外面阵光电探测器，可选择硅基黑白面阵CCD或者CMOS探测器，探测 波段在400-1000nm光谱范围内。

所述的机械壳体采用铝合金或镁合金材料，并进行轻量化设计。

本实用新型提供的一种海洋溢油监测用多光谱相机的成像处理方法步骤如下：

一种成像处理方法，使用所述海洋溢油监测用多光谱相机，一次曝光获取一幅包含至 少两个光谱段信息的图像，通过插值方法获取每个谱段完整的图像。通过对每个谱段完整 的图像组成的多光谱图像进行分析处理，得到一幅包含溢油信息和厚度分布的图像。

所述通过对每个谱段完整的图像组成的多光谱图像进行分析处理，得到一幅包含溢油 信息和厚度分布的图像，具体包括：通过两步算法对图像中的每一个像素进行判定：①首 先采用神经网络算法判断有油/无油，得到一幅二进制掩码图像；②采用基于比值的模糊 算法将有油的像素再进一步归类为不同的油膜厚度，其中采用的比值包括不同通道有油的 像素值与无油像素值的比值。

通过上述处理，能够获得一幅包含了溢油信息和油膜厚度的溢油分布图。