[发明专利]基于多传感融合的海面小面积溢油区域检测系统及检测方法

权利要求书

1.基于多传感融合的海面小面积溢油区域检测系统，其特征在于，包括红外热像仪、计算终端、用于测量拍摄物体与红外热像仪之间距离的位移传感器及用于测量红外热像仪对地倾角的倾角传感器，所述红外热像仪与计算终端双向信号连接，所述位移传感器、倾角传感器信号连接于计算终端的输入端，且所述位移传感器、倾角传感器均固定于红外热像仪的外部。

2.根据权利要求1所述的基于多传感融合的海面小面积溢油区域检测系统，其特征在于，所述红外热像仪包括壳体及内置于壳体的红外镜头、红外探测器、驱动电路、信号处理与接口电路及相机接口，所述红外镜头、红外探测器、驱动电路、信号处理与接口电路及相机接口顺次连接，所述相机接口信号连接于计算终端。

3.根据权利要求2所述的基于多传感融合的海面小面积溢油区域检测系统，其特征在于，所述红外镜头为定焦广角镜头且红外镜头的成像波段为8μm～14μm，所述红外探测器采用非制冷型焦平面阵列。

4.根据权利要求3所述的基于多传感融合的海面小面积溢油区域检测系统，其特征在于，所述红外热像仪的空间分辨率为0.68mrad，像元间距为0.17μm，噪声等效温差NETD≤30mk@20℃。

5.基于多传感融合的海面小面积溢油区域检测方法，其特征在于，包括以下步骤：

S10.使用红外热像仪拍摄海面溢油得到原始红外图像，传输至计算终端；使用位移传感器、倾角传感器检测红外热像仪拍摄时的位置信息，传输至计算终端；

S20.对步骤S10所述的原始红外图像进行灰度化处理、滤波处理和锐化处理，得到包含溢油信息的锐化图像；

S30.对步骤S20所述的锐化图像进行阈值分割操作得到二值图像，0代表背景区域，1代表溢油区域；

S40.对步骤S30所述的二值图像进行形态学处理与特征提取，消除二值图像中的噪声干扰并对区域特征进行提取；

S50.结合红外热像仪参数与位置信息，使用像素面积法对溢油区域的面积进行计算，得到包含溢油区域面积信息的二值图像；

S60.基于红外热像仪的位置信息，对步骤S50中包含溢油区域面积信息的二值图像进行面积校准得到最终的面积计算二值图像，并计算真实溢油区域面积。

6.根据权利要求5所述的基于多传感融合的海面小面积溢油区域检测方法，其特征在于，步骤S20中，所述灰度化处理按以下步骤进行：对原始红外图像提取三个颜色通道的分量并获取各通道分量的灰度直方图，所述通道分量包括R分量、G分量和B分量，选取灰度分布最为均匀的图像作为灰度图像。

7.根据权利要求6所述的基于多传感融合的海面小面积溢油区域检测方法，其特征在于，步骤S20中，所述滤波处理采用中值滤波处理方式，按以下步骤进行：取一个窗口内所有像素的灰度值并进行排序，所述窗口记为W，若W内像素数目为奇数，则排序后的中间值作为中值取代W中心位置像素的原灰度值；若W内像素数目为偶数，则将中间两个值的平均值作为中值取代W中心位置像素的原灰度值。

8.根据权利要求7所述的基于多传感融合的海面小面积溢油区域检测方法，其特征在于，步骤S20中，采用复合拉普拉斯算子对图像进行锐化。

9.根据权利要求5所述的基于多传感融合的海面小面积溢油区域检测方法，其特征在于，步骤S40中，所述形态学处理包括填充步骤、膨胀步骤和腐蚀步骤：

所述填充步骤为：以连通区域的某个点为起始点，对连通区域内的各个像素进行遍历，将整个连通区域都填充为1；

所述膨胀步骤包括：创造一个结构元素作为模板，对图像中的每一个像素进行遍历；根据模板的大小，遍历所有被模板覆盖的其他像素，修改像素的值为所有像素中最大的值，将图像外围的突出点连接并向外延伸；

所述腐蚀步骤为：创造一个结构元素作为模板，对图像中的每一个像素进行遍历；根据模板的大小，遍历所有被模板覆盖的其他像素，修改像素的值为所有像素中最小的值，将图像外围的突出点加以腐蚀。

10.根据权利要求5至9任一项所述的基于多传感融合的海面小面积溢油区域检测方法，其特征在于，所述真实溢油区域面积按以下步骤进行：

S61.以红外镜头的光心O为原点建立坐标系，O点距离热像仪感光靶面的垂直距离为f，距离物体成像平面的垂直距离为H，设红外热像仪感光靶面的长度与宽度分别为u和v，红外图像的分辨率为m×n，则感光靶面上单个像素的长度为ω_u＝u/m，单个像素的宽度为ω_v＝v/n；

S62.在成像平面X轴方向上单个像素的实际长度W_u满足：

在成像平面Y轴方向上单个像素的实际宽度W_v满足：

则在成像平面单个像素的实际面积为σ＝W_u×W_v；

S63.经过图像处理后，测得溢油区域像素数为A，则溢油区域所代表的真实面积S为：

式中，roi为感兴趣区域，x(i,j)为感应区区域内任意一点的坐标。