[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

说明书

本发明涉及海洋生态保护的技术领域，更具体地，涉及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，使用红外热像仪获取原始红外图像，利用图像处理技术对原始红外图像进行处理，使用中值滤波消除红外图像噪声，根据图像灰度特征对溢油区域进行分割，利用数学形态学二次去噪，提取图像特征，结合像素面积法计算溢油区域的溢油面积。本发明的检测系统及检测方法，有效排除低光照度、夜间、海面波浪、暗流等外界环境的影响，在各种条件下分离水面背景与真实溢油区域的能力强，计算获取准确的水面真实溢油面积，且适用于不同种类的溢油面积的计算，在海上小面积溢油检测与海洋环境保护等领域具有良好的应用前景。

技术领域

本发明涉及海洋生态保护的技术领域，更具体地，涉及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。

背景技术

海面溢油事故是当今对海洋生态危害最大的人为事故，海面溢油事故通常具有突发性，除了加强操作人员的操作水平和安全意识，在溢油事故发生时，如何快速检测溢油区域，对海面溢油情况进行实时检测与反馈对保护海洋生态环境具有重要意义。目前检测海面溢油主要是利用远距离遥感成像，虽然能在大范围水域内实现溢油区域与水面区域的分割，但是其监测方式受到卫星过境时间、飞行器循环拍摄限制、重复观测周期较长，通常都是在事故已经造成严重后果后，使用检测技术进行溢油事故的善后处理，往往无法在溢油发生初期及时发现并报警。可见，远距离遥感由于其分辨率与距离的限制，对小范围溢油污染的监测不具备实时性与准确性。

中国专利CN109241976A公开了一种基于图像处理和激光测距溢油面积估计的方法，虽在监测过程融合了多种传感方式，但其在成像时采用光学摄像机，无法排除光学成像中不均匀光照、太阳耀斑及海面波浪带来的干扰；在计算溢油区域面积时采用边缘检测技术进行检测，无法对边缘不明显或未拍摄到整体边缘的图像进行处理，且无法排除边缘明显的干扰物体带来的干扰。中国专利CN102680111B公开了一种可测量物体发热面积的红外热像仪及其测量方法，虽采用了热红外成像技术，但其在处理数据时直接在拍摄图像的基础上结合传感器数据估算面积，且计算过程中仅利用数据数学关系，未准确分割出计算区域，导致其计算准确度无法满足准确监测的要求。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供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，利用红外热像仪获取海面溢油图像，成像稳定，受光学与天气条件影响小、可日夜连续监测；引入图像处理技术和像素面积法，能够准确地计算出区域面积。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：

提供基于多传感融合的海面小面积溢油区域检测系统，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。

本发明的基于多传感融合的海面小面积溢油区域检测系统，通过红外热像仪拍摄海面溢油图像并将光信号转换为电信号传输至计算终端；通过位移传感器和倾角传感器记录红外热像仪拍摄时的位置信息，并将所记录的模拟量转换为数字量传输到计算终端；在计算终端使用图像处理技术实时观察并处理红外图像，结合像素面积计算算法可快速计算溢油区域真实面积，有效解决传统海面小面积溢油检测肉眼观察不准确与难以计算溢油区域真实面积的问题，在溢油检测与海洋环境保护领域具有较好的应用前景。

优选地，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。红外镜头可通过螺纹与壳体连接以便于红外镜头的装卸，红外图像的光信号通过红外探测器转换为电信号，再通过驱动电路、信号处理与接口电路对电信号进行处理与放大，并通过相机接口连接至计算终端，相机接口可根据应用场合设计为USB3.0接口或者以太网接口。