一种水面溢油成像探测方法与装置制造方法及图纸

本发明专利技术提供了一种水面溢油成像探测方法与装置，该方法包括：对同一目标分别采集水平偏振的热红外图像I//和垂直偏振的热红外图像I⊥；计算非偏振热红外图像I0＝I//+I⊥；计算偏振差分热红外图像I1＝|I//‑I⊥|；对偏振差分热红外图像I1进行处理，采用边缘提取方法获得溢油区域封闭轮廓Si(i＝1,2,…)；所述封闭轮廓为轮廓坐标的集合；利用上述获得的溢油区域封闭轮廓信息对非偏振热红外图像I0进行图像增强处理，处理方法为对图像I0中Si内部的像素乘以增强系数a，从而达到对溢油区域图像增强的效果，提高溢油探测的灵敏度。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及水面溢油监测
，特别是涉及一种水面溢油成像探测方法与装置。
技术介绍
在海洋、内河等水面发生溢油事故后，能够快速响应，及时识别水面溢油，并绘制溢油的空间分布，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。随着遥感技术的进步，合成孔径雷达、多光谱成像和热红外成像等技术大大促进了溢油应急响应的效率，但是上述方法仍有局限。合成孔径雷达方法对近距离溢油探测效果不好，并且对水面环境条件要求较高，必须有较为合适的风速和波浪高度才能得到较好的识别效果。多光谱成像主要采用可见-近红外谱段的光谱进行成像，对环境光照条件和观测角度要求较高，并且只能在白天使用，晚间或环境条件恶劣的情况下无法使用。热红外成像法采用水面浮油与水之间的温度差异来进行探测，可实现全天时和全天候探测，但是当温度差异较小时识别效果较差。
技术实现思路
为了克服上述现有技术的不足，本专利技术提供了一种水面溢油成像探测方法与装置，能够实现全天候水面溢油监测，并且大大提高探测灵敏度。本专利技术的目的通过以下技术方案来具体实现：一种水面溢油成像探测方法，包括：(1)对同一目标分别采集水平偏振的热红外图像I//和垂直偏振的热红外图像I⊥；(2)计算非偏振热红外图像I0＝I//+I⊥；(3)计算偏振差分热红外图像I1＝|I//-I⊥|；(4)对偏振差分热红外图像I1进行处理，采用边缘提取方法获得溢油区域封闭轮廓Si(i＝1,2,…)；所述封闭轮廓为轮廓坐标的集合；(5)通过所述溢油区域封闭轮廓对非偏振热红外图像I0进行图像增强处理。所述热红外图像成像的工作谱段为热红外谱段，即8～14μm。为获得更好的探测效果，选择较小的成像角度，成像角度在5°～30°之间，优选为成像设备的光轴与水面的夹角在5°～30°之间。所述通过所述溢油区域封闭轮廓对非偏振热红外图像I0进行图像增强处理，包括：对图像I0中Si内部的像素乘以增强系数a；其中，所述增强系数a用于增加Si内部和外部之间的对比度，且保证Si内部不至于过度饱和；其中，如果Si内部的图像灰度值低于外部的灰度值，a＜1，如果Si内部的图像灰度值高于外部的灰度值，a＞1。一种水面溢油成像探测设备，包括两个热红外偏振相机、信号处理单元和显示单元，其中两个所述热红外偏振相机并排布置并且指向同一个方向，其中一个所述热红外偏振相机的线偏振方向，与另一个所述热红外偏振相机的线偏振方向垂直；两个所述热红外偏振相机与所述信号处理单元连接，用于将成像图像发送给所述信号处理单元，并由所述信号处理单元对两个热红外偏振相机的成像图像进行处理，将处理结果发送给所述显示单元显示。其中，一个所述热红外偏振相机的线偏振方向为水平方向，另一个所述热红外偏振相机的线偏振方向为竖直方向。每个所述的热红外偏振相机包括依次沿着光路布置的线偏振片、热红外镜头、热红外面阵探测器。所述的信号处理单元为嵌入式计算机或便携式计算机。所述的显示单元可为液晶显示器或便携式计算机显示屏。热红外偏振相机的光轴与睡眠的夹角在5°～30°之间。与现有技术相比，本专利技术的有益效果是：(1)采用热红外谱段成像进行溢油探测，具有全天候探测能力；(2)采用偏振差分成像方法增强溢油区域的探测能力，提高溢油探测的灵敏度。附图说明下面根据附图和实施例对本专利技术作进一步详细说明。图1为一种水面溢油成像探测方法示意图；图2为一种水面溢油成像探测方法的流程图；图3为一种热红外偏振成像相机组成示意图。具体实施方式为更进一步阐述本专利技术为达成预定专利技术目的所采取的技术手段及功效，以下结合较佳实施例，对依据本专利技术提出的侧板组件及空调室外机具体实施方式、特征及其功效，详细说明如下。如图1-3所示，如图1所示为一种水面溢油成像探测方法示意图。11为水面，12为水面溢油，13为热红外偏振成像相机，14为信号处理器，15为显示器，16为热红外偏振成像相机拍摄水面时光轴与水面形成的夹角。热红外偏振成像相机16工作时，拍摄含有水面11和溢油12的两幅图像，对图像进行处理，并将结果在显示器15上显示出来。图2为信号处理器进行图像处理的流程图。具体流程为：流程21：对同一目标分别采集水平偏振的热红外图像I//和垂直偏振的热红外图像I⊥；流程22：计算非偏振热红外图像I0＝I//+I⊥；流程23：计算偏振差分热红外图像I1＝|I//-I⊥|；流程24：对偏振差分热红外图像I1进行处理，采用边缘提取方法获得溢油区域封闭轮廓Si(i＝1,2,…)；所述封闭轮廓为轮廓坐标的集合；如果存在多个溢油区域，将会存在多个封闭轮廓，每个都单独处理，处理方法相同。流程25：通过所述溢油区域封闭轮廓对非偏振热红外图像I0进行图像增强处理。具体的，利用上述获得的溢油区域封闭轮廓信息对非偏振热红外图像I0进行图像增强处理，处理方法为对图像I0中Si内部的像素乘以增强系数a，从而达到对溢油区域图像增强的效果，提高溢油的灵敏度。其中，所述增强系数a用于增加Si内部和外部之间的对比度，且保证Si内部不至于过度饱和；其中，如果Si内部的图像灰度值低于外部的灰度值，a＜1，如果Si内部的图像灰度值高于外部的灰度值，a＞1。乘以系数a的目的是增加Si内部和外部之间的对比度，使目标更加明显。所述的热红外成像的工作谱段为热红外谱段，即8～14μm。为获得更好的探测效果，选择较小的成像角度，优选为成像设备的光轴与水面的夹角在5°～30°之间。如图3所示为实现本方案的一种热红外偏振成像相机组成示意图。热红外偏振成像相机包含两个热红外线偏振相机31a和31b。热红外线偏振相机31a中包含线偏振片32a、热红外镜头33a、热红外探测器34a。热红外线偏振相机31b中包含线偏振片32b、热红外镜头33b、热红外探测器34b。线偏振片32a和线偏振片32b材质相同，但线偏振片32a的线偏振方向为水平方向，线偏振片32b的线偏振方向为水平方向。热红外镜头33a与热红外镜头33b完全相同，热红外探测器34a与热红外探测器34b完全相同。热红外线偏振相机31a的光轴35a和热红外线偏振相机31b的光轴35b平行。来自目标的光束36经过热红外线偏振相机31a和热红外线偏振相机31b分别得到同一目标的水平偏振热红外图像和垂直热红外图像。信号处理器37采集热红外线偏振相机31a和热红外线偏振相机31b的同步热红外图像并进行处理。处理后图像有显示器38显示出来。本专利技术采用热红外偏振成像进行水面溢油探测，热红外成像利用水面溢油与水面的温度差异来探测溢油，偏振成像利用水面溢油与水面的表面偏振特性差异探测溢油轮廓，采用偏振信息来增强热红外成像溢油区域的识别效果。本领域技术人员容易理解的是，在不冲突的前提下，上述各有利方式可以自由地组合、叠加。以上所述，仅为本专利技术的具体实施方式，但本专利技术的保护范围并不局限于此，任何熟悉本
的技术人员在本专利技术揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本专利技术的保护范围之内。因此，本专利技术的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种水面溢油成像探测方法，包括：(1)对同一目标分别采集水平偏振的热红外图像I//和垂直偏振的热红外图像I⊥；(2)计算非偏振热红外图像I0＝I//+I⊥；(3)计算偏振差分热红外图像I1＝|I//‑I⊥|；(4)对偏振差分热红外图像I1进行处理，采用边缘提取方法获得溢油区域封闭轮廓Si(i＝1,2,…)；所述封闭轮廓为轮廓坐标的集合；(5)通过所述溢油区域封闭轮廓对非偏振热红外图像I0进行图像增强处理。

【技术特征摘要】
1.一种水面溢油成像探测方法，包括：(1)对同一目标分别采集水平偏振的热红外图像I//和垂直偏振的热红外图像I⊥；(2)计算非偏振热红外图像I0＝I//+I⊥；(3)计算偏振差分热红外图像I1＝|I//-I⊥|；(4)对偏振差分热红外图像I1进行处理，采用边缘提取方法获得溢油区域封闭轮廓Si(i＝1,2,…)；所述封闭轮廓为轮廓坐标的集合；(5)通过所述溢油区域封闭轮廓对非偏振热红外图像I0进行图像增强处理。2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述热红外图像成像的工作谱段为热红外谱段。3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，还包括，成像角度在5°～30°之间。4.如权利要求1所述的设备，其特征在于，所述通过所述溢油区域封闭轮廓对非偏振热红外图像I0进行图像增强处理，包括：对图像I0中Si内部的像素乘以增强系数a；其中，所述增强系数a用于增加Si内部和外部之间的对比度，且保证Si内部不至于过度饱和；其中，如果Si内部的图像灰度值低于外部的灰度值，a＜1，如果Si内部的图像灰度值高于外部的灰度值，a＞1。5.一...

【专利技术属性】
技术研发人员：王新全，
申请(专利权)人：青岛市光电工程技术研究院，
类型：发明
国别省市：山东;37