溢油检测系统以及方法技术方案

本申请提出一种溢油检测系统以及方法。其中，该系统包括无人机和地面控制端；其中，无人机上设置红外装置、合成孔径雷达SAR装置、高光谱装置和处理单元；无人机飞行一次将获得的同一场景下采集的不同特性的三路数据进行数据融合，并通过无人机与地面控制端之间的通信连接，传输融合图像，地面控制端对实时接收到的融合图像进行分析，以分析出溢油种类，溢油量及油膜厚度。本申请可以提高溢油检测精度、应用效果和使用价值。

【技术实现步骤摘要】
溢油检测系统以及方法
本申请涉及海洋溢油检测领域，尤其涉及一种溢油检测系统以及方法。
技术介绍
当今社会，石油仍然是非常重要的资源。随着陆地资源的日趋匮乏和人类对能源需求的迅速增长，海洋石油工业和海上石油运输业正蓬勃发展。海上溢油就是石油在海上开采或者运输过程中不同程度的流失，主要包括在海上石油的勘探、开发过程中导致的油井原油泄漏，在近岸输油管线或者油船装卸货发生的泄露，船舶因碰撞、倾覆、搁浅等事故导致的原油泄露，甚至是自然灾害导致的石油外溢等。这些事故都不同程度上污染了海洋生态环境，同时也造成了大量的经济损失。为了减少溢油事故的发生，需要加强对海上溢油的监测和检测。
技术实现思路
本申请旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。为此，本申请的第一个目的在于提出一种溢油检测系统，以实现对海上溢油的监测和检测，可以提高溢油检测精度、应用效果和使用价值。本申请的第二个目的在于提出一种溢油检测方法。为达上述目的，本申请第一方面实施例提出了一种溢油检测系统，包括：无人机和地面控制端，其中，所述无人机包括红外装置、SAR(SyntheticApertureRadar，合成孔径雷达)装置、高光谱装置和处理单元；其中，所述红外装置，用于采集待测溢油的红外光谱信息和所述的待测溢油的第一GPS信息，并将所述红外光谱信息和第一GPS信息进行融合以得到红外光谱融合图像，并将所述红外光谱融合图像发送给所述处理单元；所述SAR装置，用于采集针对所述待测溢油的SAR图像和对应的第二GPS信息，并将所述SAR图像和对应的第二GPS信息进行融合以得到SAR融合图像，并将所述SAR融合图像发送给所述处理单元；所述高光谱装置，用于对海面进行高光谱数据和GPS信息的采集，并将采集到的高光谱数据进行成像，以得到海面监测区域图像，并将所述海面监测区域图像和采集到的GPS信息进行融合以得到海面监测区域融合图像，并将所述海面监测区域融合图像发送给所述处理单元；所述处理单元，用于基于所述红外装置发送的红外光谱融合图像、所述SAR装置发送的SAR融合图像、所述高光谱装置发送的海面监测区域融合图像，将同一场景下的不同特性的三路数据进行数据融合，以获得融合图像，并将所述融合图像发送给所述地面控制端；所述地面控制端，用于对实时接收到的融合图像进行分析，以得到溢油种类，溢油量及油膜厚度。为达上述目的，本申请第二方面实施例提出了一种溢油检测方法，包括：获取红外装置发送的红外光谱融合图像；其中，所述红外光谱融合图像包括待测溢油的红外光谱信息和对应的第一GPS信息；获取SAR装置发送的SAR融合图像；其中，所述SAR融合图像包括所述待测溢油的SAR图像和对应的第二GPS信息；获取高光谱装置发送的海面监测区域融合图像；其中，所述海面监测区域融合图像包括海面监测区域图像和GPS信息；基于所述红外装置发送的红外光谱融合图像、所述SAR装置发送的SAR融合图像、所述高光谱装置发送的海面监测区域融合图像，将同一场景下的不同特性的三路数据进行数据融合，以获得融合图像；将所述融合图像发送给地面控制端，以使所述地面控制端对实时接收到的融合图像进行分析，以得到溢油种类，溢油量及油膜厚度。根据本申请实施例的溢油检测系统以及方法，通过同时在无人机上加载红外装置，SAR装置，高光谱装置，三个属于信息采集系统，无人机飞行一次将获得的同一场景下的不同特性的三路数据，并传输至无人机的处理单元。处理单元将获得的数据进行数据融合，并通过无人机与地面控制端之间的通信连接，传输检测图像。地面控制端对实时接收到的融合图像进行分析，以分析出溢油种类，溢油量及油膜厚度。由此，本申请通过多传感器采集溢油图像数据，将多种不同特性的图像数据结合起来,相互取长补短便可以发挥各自的优势,更全面的反映目标特性,提供更强的信息解译能力和可靠的分析结果。扩大了各图像数据源的应用范围,而且提高了溢油检测精度、应用效果和使用价值。本申请附加的方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本申请的实践了解到。附图说明本申请上述的和/或附加的方面和优点从下面结合附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：图1为本申请实施例所提供的一种溢油检测系统的结构框图；图2是根据本申请实施例的高光谱装置的结构框图；图3是根据本申请实施例的溢油检测系统的示例图；图4为本申请实施例提供的一种溢油检测方法的流程图；图5为本申请实施例提供的溢油检测系统的数据融合过程示意图；图6为本申请实施例提供的通过计算与不同特征对应的通道注意力权重及空间注意力权重获得融合特征的示意图。具体实施方式下面详细描述本申请的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本申请，而不能理解为对本申请的限制。下面参考附图描述本申请实施例的溢油检测系统以及方法。图1为本申请实施例所提供的一种溢油检测系统的结构框图。如图1所示，该溢油检测系统10可以包括：无人机100和地面控制端200。其中，如图1所示，该无人机100可包括：红外装置110、合成孔径雷达SAR装置120、高光谱装置130和处理单元140。其中，红外装置110用于采集待测溢油的红外光谱信息和待测溢油的第一GPS信息，并将红外光谱信息和第一GPS信息进行融合以得到红外光谱融合图像，并将红外光谱融合图像发送给处理单元140。在本申请一些实施例中，红外装置110还可用于从待测溢油的红外光谱信息中选取吸收强度最强的多个不同的主吸收峰位，作为判定待测溢油种类的特征吸收峰，基于多个不同的主吸收峰位从预先建立的光谱信息样本库中获取待测溢油的所属油种。SAR装置120用于采集针对待测溢油的SAR图像和对应的第二GPS信息，并将SAR图像和对应的第二GPS信息进行融合以得到SAR融合图像，并将SAR融合图像发送给处理单元140。其中，在本申请实施例中，SAR装置120对采集到的SAR图像依次进行均值滤波处理和最大熵阈值处理，以从SAR图像中分割出暗海区域和溢油暗斑区域，并利用形态学去除SAR图像之中的暗斑区域，将去除暗斑区域后的SAR图像和GPS信息进行融合，以得到SAR融合图像，并将SAR融合图像发送给处理单元140。高光谱装置130用于对海面进行高光谱数据和GPS信息的采集，并将采集到的高光谱数据进行成像，以得到海面监测区域图像，并将海面监测区域图像和采集到的GPS信息进行融合以得到海面监测区域融合图像，并将海面监测区域融合图像发送给处理单元140。作为一种示例，如图2所示，高光谱装置130可包括：高光谱成像仪131、GPS辅助惯导132和数据处理模块133。其中，高光谱成像仪131用于对海面进行高光谱数据的采本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种溢油检测系统，其特征在于，包括：无人机和地面控制端，其中，/n所述无人机包括红外装置、合成孔径雷达SAR装置、高光谱装置和处理单元；其中，/n所述红外装置，用于采集待测溢油的红外光谱信息和所述的待测溢油的第一GPS信息，并将所述红外光谱信息和第一GPS信息进行融合以得到红外光谱融合图像，并将所述红外光谱融合图像发送给所述处理单元；/n所述SAR装置，用于采集针对所述待测溢油的SAR图像和对应的第二GPS信息，并将所述SAR图像和对应的第二GPS信息进行融合以得到SAR融合图像，并将所述SAR融合图像发送给所述处理单元；/n所述高光谱装置，用于对海面进行高光谱数据和GPS信息的采集，并将采集到的高光谱数据进行成像，以得到海面监测区域图像，并将所述海面监测区域图像和采集到的GPS信息进行融合以得到海面监测区域融合图像，并将所述海面监测区域融合图像发送给所述处理单元；/n所述处理单元，用于基于所述红外装置发送的红外光谱融合图像、所述SAR装置发送的SAR融合图像、所述高光谱装置发送的海面监测区域融合图像，将同一场景下的不同特性的三路数据进行数据融合，以获得融合图像，并将所述融合图像发送给所述地面控制端；/n所述地面控制端，用于对实时接收到的融合图像进行分析，以得到溢油种类，溢油量及油膜厚度。/n...

【技术特征摘要】
1.一种溢油检测系统，其特征在于，包括：无人机和地面控制端，其中，
所述无人机包括红外装置、合成孔径雷达SAR装置、高光谱装置和处理单元；其中，
所述红外装置，用于采集待测溢油的红外光谱信息和所述的待测溢油的第一GPS信息，并将所述红外光谱信息和第一GPS信息进行融合以得到红外光谱融合图像，并将所述红外光谱融合图像发送给所述处理单元；
所述SAR装置，用于采集针对所述待测溢油的SAR图像和对应的第二GPS信息，并将所述SAR图像和对应的第二GPS信息进行融合以得到SAR融合图像，并将所述SAR融合图像发送给所述处理单元；
所述高光谱装置，用于对海面进行高光谱数据和GPS信息的采集，并将采集到的高光谱数据进行成像，以得到海面监测区域图像，并将所述海面监测区域图像和采集到的GPS信息进行融合以得到海面监测区域融合图像，并将所述海面监测区域融合图像发送给所述处理单元；
所述处理单元，用于基于所述红外装置发送的红外光谱融合图像、所述SAR装置发送的SAR融合图像、所述高光谱装置发送的海面监测区域融合图像，将同一场景下的不同特性的三路数据进行数据融合，以获得融合图像，并将所述融合图像发送给所述地面控制端；
所述地面控制端，用于对实时接收到的融合图像进行分析，以得到溢油种类，溢油量及油膜厚度。


2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述红外装置，还用于从所述待测溢油的红外光谱信息中选取吸收强度最强的多个不同的主吸收峰位，作为判定所述待测溢油种类的特征吸收峰，基于所述多个不同的主吸收峰位从预先建立的光谱信息样本库中获取所述待测溢油的所属油种。


3.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述高光谱装置包括：
高光谱成像仪，用于对海面进行高光谱数据的采集；
GPS辅助惯导，用于记录所述无人机的飞行姿态和飞行经纬度位置信息，并将记录的飞行姿态和位置信息与所述高光谱成像仪采集的高光谱数据同步传输给数据处理模块；
所述数据处理模块，用于对所述高光谱成像仪传输的数据进行光谱定标、辐射校正，得到辐射校正后的海面监测图像，并根据获取的同步飞行经纬度位置信息和飞行姿态参数对所述海面监测图像进行几何校正，获得几何校正后的海面监测图像，对几何校正后的连续多帧高光谱图像数据进行拼接得到大面积的预处理后的海面监测区域图像。


4.根据权利要求3所述的系统，其特征在于，所述高光谱成像仪为傅里叶红外光谱仪。


5.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述处理单元具体用于：
提取所述红外光谱融合图像中的红外特征和第一补偿特征；

【专利技术属性】
技术研发人员：李忠伟，罗偲，马毅，任鹏，任广波，何乐，郭防铭，辛紫麒，
申请(专利权)人：中国石油大学华东，
类型：发明
国别省市：山东;37