CN104618689B - 基于无人机的近海溢油监测方法及系统 - Google Patents
基于无人机的近海溢油监测方法及系统 Download PDFInfo
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Abstract
本发明提供了一种基于无人机的近海溢油监测方法及系统，方法包括：旋翼无人机获取近海溢油空间信息，并将近海溢油空间信息发送给中央服务器；中央服务器根据近海溢油空间信息，获取固定翼无人机的飞行航线，并将飞行航线发送给固定翼无人机；固定翼无人机按照飞行航线飞行，获取近海溢油影像和固定翼无人机的飞行姿态信息，并将近海溢油影像和所述固定翼无人机的飞行姿态信息发送给中央服务器；中央服务器根据固定翼无人机的飞行姿态信息对近海溢油影像进行处理，获取近海溢油面积和近海溢油空间分布图。通过本发明提供的一种基于无人机的近海溢油监测方法及系统，能够对近海溢油事故做出快速的、及时的反应，具有时效性强、精度高的特点。
Description
技术领域
本发明涉及无人机监测遥感领域，尤其涉及一种基于无人机的近海溢油监测方法及系统。
背景技术
江河湖海的石油污染属于影响范围广、危害时间长、对生态环境破坏大的一种生态污染，石油污染监测已经成为遥感手段监测水面污染中最重要的应用项目之一。遥感技术应用于水面石油污染监测始于1969年，美国利用机载多波段可见光扫描对加利福尼亚圣巴巴拉附近的采油区井喷造成的海上石油污染区进行海面石油污染监测，取得了较好的效果。随后，这方面的应用取得了迅速的发展。我国对水面石油污染遥感监测方面的工作起步较晚，1980年由国家海洋局第一海洋研究所首先开始了我国航空遥感监测海洋石油污染的实验性研究工作。
现有技术中，通常采用卫星来监测近海石油溢油的情况，卫星具有重访周期，目前世界上最短的卫星重访周期都需要1到2天，难以满足近海石油溢油情况的迅速处理需求，同时现有民用卫星空间分辨率最高为0.31米，且为全色波段，需要与同平台的低于1米空间分辨率的多光谱段进行融合，才能够进行有效的监测，并且提取的溢油精度不高，不能对近海溢油进行准确的判断。
目前国内的遥感卫星较少，进行相关的监测主要依赖于国外的卫星数据，对于时效性要求很高的溢油事故，国内的卫星难以满足监测需求，难以对溢油事故做出实时的响应。
发明内容
针对现有技术中的缺陷，本发明提供一种基于无人机的近海溢油监测方法及系统，能够对近海溢油事故做出快速的、及时的反应，具有时效性强、精度高的特点。
第一方面，本发明提供一种基于无人机的近海溢油监测方法，包括：
旋翼无人机获取近海溢油空间信息，并将所述近海溢油空间信息发送给中央服务器；
所述中央服务器根据所述近海溢油空间信息，获取固定翼无人机的飞行航线，并将所述飞行航线发送给所述固定翼无人机；
所述固定翼无人机按照所述飞行航线飞行，获取近海溢油影像和所述固定翼无人机的飞行姿态信息，并将所述近海溢油影像和所述固定翼无人机的飞行姿态信息发送给中央服务器；
所述中央服务器根据所述固定翼无人机的飞行姿态信息对所述近海溢油影像进行处理，获取近海溢油面积和近海溢油空间分布图。
进一步地，所述旋翼无人机获取近海溢油空间信息，包括：
所述旋翼无人机通过视频摄像采集装置，获取近海溢油视频；
根据所述近海溢油视频，确定所述近海溢油空间信息。
进一步地，所述近海溢油空间信息包括：近海溢油的纬度和近海溢油的经度。
进一步地，所述固定翼无人机按照所述飞行航线飞行，获取近海溢油影像和所述固定翼无人机的飞行姿态信息，包括：
所述固定翼无人机接收所述中央服务器发送的所述飞行航线；
所述固定翼无人机按照所述飞行航线飞行，采用全球定位系统GPS和惯性测量方法，获取所述近海溢油影像和所述固定翼无人机的飞行姿态信息。
进一步地，所述获取近海溢油影像，包括：
所述固定翼无人机通过影像采集装置，获取近海溢油影像。
进一步地，所述中央服务器根据所述固定翼无人机的飞行姿态信息对所述近海溢油影像进行处理，获取近海溢油面积和近海溢油空间分布图，包括：
所述中央服务器接收所述固定翼无人机发送的所述近海溢油影像和所述固定翼无人机的飞行姿态信息；
所述中央服务器根据接收到的所述固定翼无人机的飞行姿态信息对所述近海溢油影像进行处理，获取所述近海溢油面积和近海溢油空间分布图。
进一步地，所述中央服务器根据接收到的所述固定翼无人机的飞行姿态信息对所述近海溢油影像进行处理，获取所述近海溢油面积和近海溢油空间分布图，包括：
所述中央服务器采用辐射校正方法对所述近海溢油影像进行辐射校正，获得辐射校正后的近海溢油影像；
所述中央服务器根据所述固定翼无人机的飞行姿态信息和几何校正方法，对所述辐射校正后的近海溢油影像进行几何校正，获得几何校正后的近海溢油影像；
所述中央服务器采用影像镶嵌方法对所述几何校正后的近海溢油影像进行影像镶嵌，获得影像镶嵌后的近海溢油影像；
所述中央服务器采用目视解译方法对所述影像镶嵌后的近海溢油影像进行目视解译，获得所述近海溢油面积和所述近海溢油空间分布图。
第二方面，本发明提供一种基于无人机的近海溢油监测系统，包括：旋翼无人机，固定翼无人机和中央服务器；
所述旋翼无人机与所述中央服务器通信连接；
所述固定翼无人机与所述中央服务器通信连接；
所述基于无人机的近海溢油监测系统执行权利要求1至7中任一方法
由上述技术方案可知，通过本发明提供的一种基于无人机的近海溢油监测方法及系统，其中，方法包括：旋翼无人机获取近海溢油空间信息，并将所述近海溢油空间信息发送给中央服务器；所述中央服务器根据所述近海溢油空间信息，获取固定翼无人机的飞行航线，并将所述飞行航线发送给所述固定翼无人机；所述固定翼无人机按照所述飞行航线飞行，获取近海溢油影像和所述固定翼无人机的飞行姿态信息，并将所述近海溢油影像和所述固定翼无人机的飞行姿态信息发送给中央服务器；所述中央服务器根据所述固定翼无人机的飞行姿态信息对所述近海溢油影像进行处理，获取近海溢油面积和近海溢油空间分布图。本发明提供的一种基于无人机的近海溢油监测方法及系统，能够对近海溢油事故做出快速的、及时的反应，具有时效性强、精度高的特点。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明实施例提供的一种基于无人机的近海溢油监测方法的流程示意图；
图2为本发明实施例提供的一种基于无人机的近海溢油监测系统的结构示意图。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整的描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他的实施例，都属于本发明保护的范围。
图1为本发明实施例提供的一种基于无人机的近海溢油监测方法的流程示意图，如图1所示，本实施例的基于无人机的近海溢油监测方法如下所述。
101、旋翼无人机获取近海溢油空间信息，并将所述近海溢油空间信息发送给中央服务器。
应理解的是，在近海发生石油溢油的事故后，则旋翼无人机在海上飞行获取近海溢油空间信息，同时，旋翼无人机将获取的近海溢油信息发送给中央服务器。
旋翼无人机能够垂直起降，能以各种姿态飞行,如悬停、前飞、侧飞和倒飞等，能够适应各种环境，具备自主起飞和着陆能力。
其中，旋翼无人机获取近海溢油空间信息，包括：旋翼无人机通过视频摄像采集装置，获取近海溢油视频，根据近海溢油视频，确定近海溢油空间信息。
近海溢油空间信息包括：近海溢油的纬度和近海溢油的经度。
旋翼无人机获取的近海溢油情况的视频是通过视频摄像装置，视频摄像装置可以获取视频数据，寻找溢油区域。视频摄像装置是通过摄像机镜头收集溢油的反射光，使其聚焦在摄像器件的受光面，再通过摄像器件把光转换为电能，即获得了视频信息，同时可以将获得的视频信息发送给中央服务器。
102、所述中央服务器根据所述近海溢油空间信息，获取固定翼无人机的飞行航线，并将所述飞行航线发送给所述固定翼无人机。
应理解的是，中央服务器接收到旋翼无人机发送的近海溢油空间信息，中央服务器对近海溢油空间信息进行处理，获得固定翼无人机的飞行航线，同时将固定翼无人机的飞行航线发送给固定翼无人机。
固定翼无人机在接收到中央服务器发送的飞行航线，则固定翼无人机按照飞行航线进行飞行。
溢油空间信息是通过对旋翼无人机获取的视频数据，结合溢油的经度和纬度信息，从而确定固定翼无人机的飞行航线。
103、所述固定翼无人机按照所述飞行航线飞行，获取近海溢油影像和所述固定翼无人机的飞行姿态信息，并将所述近海溢油影像和所述固定翼无人机的飞行姿态信息发送给中央服务器。
应理解的是，固定翼无人机按照所述飞行航线飞行，获取近海溢油影像和所述固定翼无人机的飞行姿态信息，并将所述近海溢油影像和所述固定翼无人机的飞行姿态信息发送给中央服务器。
可以理解的是，固定翼无人机接收所述中央服务器发送的所述飞行航线。
固定翼无人机按照所述飞行航线飞行，采用全球定位系统(Global PositioningSystem，简称GPS)和惯性测量方法，获取所述固定翼无人机的飞行姿态信息。
飞行姿态信息是指飞行器的三轴在空中相对于某条参考线或某个参考平面,或某固定的坐标系统间的状态。
固定翼无人机飞行中无人机机体轴相对于地面的角位置。通常用三个角度表示：俯仰角,无人机机体纵轴与水平面的夹角；偏航角,无人机机体纵轴在水平面上的投影与该面上参数线之间的夹角；滚转角,无人机对称平面与通过无人机机体纵轴的铅垂平面间的夹角。
固定翼无人机获取近海溢油影像，包括：固定翼无人机通过影像采集装置，获取近海溢油影像。
影像采集装置为高分辨率光学相机，通过高分辨率光学相机获取的影像可以获取几百到几千张照片，同时固定翼无人机将获取的照片发送给中央服务器。
固定翼无人机将获取的影像可以自动传送给中央服务器，也可以人工的方式将固定翼无人机中的图片导入到中央服务器。
这里可以理解的是，可以通过自动的方式将照片发送给中央服务器，也可以通过半自动的方式将照片发送给中央服务器，也可以采用人工的方式将照片导入到中央服务器。
应理解的是，中央服务器根据固定翼无人机的飞行姿态信息对所述近海溢油影像进行处理，获取近海溢油面积和近海溢油空间分布图，包括：
中央服务器接收所述固定翼无人机发送的所述近海溢油影像和所述固定翼无人机的飞行姿态信息。
中央服务器根据固定翼无人机的飞行姿态对近海溢油影像进行处理，获取所述近海溢油面积和近海溢油空间分布图。
104、所述中央服务器根据所述固定翼无人机的飞行姿态信息对所述近海溢油影像进行处理，获取近海溢油面积和近海溢油空间分布图。
中央服务器根据接收到的所述固定翼无人机的飞行姿态信息对所述近海溢油影像进行处理，获取所述近海溢油面积和近海溢油空间分布图，包括：
所述中央服务器采用辐射校正方法对所述近海溢油影像进行辐射校正，获得辐射校正后的近海溢油影像。
所述中央服务器根据所述固定翼无人机的飞行姿态信息和几何校正方法，对所述辐射校正后的近海溢油影像进行几何校正，获得几何校正后的近海溢油影像。
所述中央服务器采用影像镶嵌方法对所述几何校正后的近海溢油影像进行影像镶嵌，获得影像镶嵌后的近海溢油影像。
所述中央服务器采用目视解译方法对所述影像镶嵌后的近海溢油影像进行目视解译，获得所述近海溢油面积和所述近海溢油空间分布图。
应理解的是，中央服务器接收固定翼无人机发送的近海溢油影像，同时对近海溢油影像进行分析，获取近海溢油面积和近海溢油空间分布图。
中央服务器也可以采用几何校正方法、影像镶嵌方法和目视解译等流程，获取近海溢油的面积和近海溢油空间分布图。
辐射校正方法是指由于外界因素，数据获取和传输系统产生的系统的、随机的辐射失真或畸变进行的校正，消除或者改正因辐射误差而引起影像畸变的过程，主要消除由太阳辐射引起和高分辨率光学相机引起的照片误差。
几何校正方法是指由于无人机的姿态、高度、速度以及地球自转等因素的影响，造成图像相对于地面目标发生几何畸变，这种几何畸变表现为像元相对于地面目标的实际位置发生挤压、扭曲、拉伸和偏移。
影像镶嵌方法是指将多幅图像拼在一起，构成一幅整体图像的技术过程。在构造全景图时，图像序列之间应该具有一定的重叠区域，相邻两幅图像的对应点之间应该满足一定的对应关系模型，比如刚性变换模型、仿射变换模型、投影变换模型、双线性变换模型等，利用这个对应关系模型，可以将图像序列拼合成一幅大型无缝的全景图。
目视解译是遥感图像解译的一种，又称为目视判断，或目视判译，是遥感成像的逆过程，是通过直接观察或者借助辅助判读仪器在图像上获取特定目标的物体信息的过程。
通过本实施例提供的基于无人机的近海溢油方法，能够对近海溢油事故做出快速的、及时的反应，具有时效性强、精度高的特点。
图2为本发明实施例提供的一种基于无人机的近海溢油监测系统的结构示意图，如图2所述，本实施例的基于无人机的近海溢油监测系统如下所述。
近海溢油监测系统包括：旋翼无人机21，中央服务器22和固定翼无人机23。
其中，旋翼无人机21与中央服务器22通信连接；固定翼无人机23与中央服务器22通信连接。
本实施例的基于无人机的近海溢油监测系统执行上述实施例的基于无人机的近海溢油监测方法。
通过本实施例提供的基于无人机的近海溢油系统，能够对近海溢油事故做出快速的、及时的反应，具有时效性强、精度高的特点。
本领域普通技术人员可以理解：实现上述方法实施例的全部或者部分步骤可以通过程序指令相关的硬件来完成，前述的程序可以存储在计算机可读取的存储介质中，该程序在执行时，执行包括上述方法实施例的步骤；而前述的存储介质包括：ROM、RAM、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质中。
以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但是，本发明的保护范围不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替代，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。
Claims (7)
1.一种基于无人机的近海溢油监测方法，其特征在于，包括：
旋翼无人机通过视频摄像采集装置获取近海溢油视频，根据所述近海溢油视频获取视频数据，并根据所述视频数据寻找溢油区域，根据所述溢油区域确定近海溢油空间信息，并将所述近海溢油空间信息发送给中央服务器；
所述中央服务器根据所述近海溢油空间信息，获取固定翼无人机的飞行航线，并将所述飞行航线发送给所述固定翼无人机；
所述固定翼无人机按照所述飞行航线飞行，获取近海溢油影像和所述固定翼无人机的飞行姿态信息，并将所述近海溢油影像和所述固定翼无人机的飞行姿态信息发送给中央服务器；
所述中央服务器根据所述固定翼无人机的飞行姿态信息对所述近海溢油影像进行处理，获取近海溢油面积和近海溢油空间分布图。
2.根据权利要求1所述的基于无人机的近海溢油监测方法，其特征在于，所述近海溢油空间信息包括：近海溢油的纬度和近海溢油的经度。
3.根据权利要求1所述的基于无人机的近海溢油监测方法，其特征在于，所述固定翼无人机按照所述飞行航线飞行，获取近海溢油影像和所述固定翼无人机的飞行姿态信息，包括：
所述固定翼无人机接收所述中央服务器发送的所述飞行航线；
所述固定翼无人机按照所述飞行航线飞行，采用全球定位系统GPS和惯性测量方法，获取所述固定翼无人机的飞行姿态信息，并通过影像采集装置获取所述近海溢油影像。
4.根据权利要求1所述的基于无人机的近海溢油监测方法，其特征在于，所述获取近海溢油影像，包括：
所述固定翼无人机通过影像采集装置，获取近海溢油影像。
5.根据权利要求1所述的基于无人机的近海溢油监测方法，其特征在于，所述中央服务器根据所述固定翼无人机的飞行姿态信息对所述近海溢油影像进行处理，获取近海溢油面积和近海溢油空间分布图，包括：
所述中央服务器接收所述固定翼无人机发送的所述近海溢油影像和所述固定翼无人机的飞行姿态信息；
所述中央服务器根据接收到的所述固定翼无人机的飞行姿态信息对所述近海溢油影像进行处理，获取所述近海溢油面积和近海溢油空间分布图。
6.根据权利要求5所述的基于无人机的近海溢油监测方法，其特征在于，所述中央服务器根据接收到的所述固定翼无人机的飞行姿态信息对所述近海溢油影像进行处理，获取所述近海溢油面积和近海溢油空间分布图，包括：
所述中央服务器采用辐射校正方法对所述近海溢油影像进行辐射校正，获得辐射校正后的近海溢油影像；
所述中央服务器根据所述固定翼无人机的飞行姿态信息和几何校正方法，对所述辐射校正后的近海溢油影像进行几何校正，获得几何校正后的近海溢油影像；
所述中央服务器采用影像镶嵌方法对所述几何校正后的近海溢油影像进行影像镶嵌，获得影像镶嵌后的近海溢油影像；
所述中央服务器采用目视解译方法对所述影像镶嵌后的近海溢油影像进行目视解译，获得所述近海溢油面积和所述近海溢油空间分布图。
7.一种基于无人机的近海溢油监测系统，其特征在于，包括：旋翼无人机，固定翼无人机和中央服务器；
所述旋翼无人机与所述中央服务器通信连接；
所述固定翼无人机与所述中央服务器通信连接；
所述基于无人机的近海溢油监测系统执行权利要求1至6中任一方法。
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| CB03 | Change of inventor or designer information | ||
| CB03 | Change of inventor or designer information |
Inventor after: Li Ying Inventor after: Li Lijun Inventor after: Wu Yanting Inventor after: Yin Shoujing Inventor after: Xiao Rulin Inventor after: Chen Hui Inventor after: Zhu Haitao Inventor after: Zhang Feng Inventor after: Yang Haijun Inventor after: Hong Yunfu Inventor after: Yang Yipeng Inventor after: Tan Chang Inventor after: Li Yalong Inventor after: Wang Fei Inventor before: Li Ying Inventor before: Zhu Haitao Inventor before: Zhang Feng Inventor before: Yang Haijun Inventor before: Hong Yunfu Inventor before: Yang Yipeng |
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| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant |