CN109470664A - 一种快速无接触识别海面膜状覆盖物的系统及识别方法 - Google Patents
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Abstract
本发明一种快速无接触识别海面膜状覆盖物的系统，首先采用红外/可见光学成像手段对海面膜状覆盖物与海水的疑似区分，可以全天时自动完成；然后，调动激光探测设备对海面膜状覆盖物进行种类鉴别，本发明的针对性及准确性相较于原有技术重复性好，自动化程度高，获取信息多，并且可以在远程操作，灵活性强、效率高，能在较短时间内对海面膜状覆盖区进行多点采集，获取膜状覆盖物区域物体的区域范围分布，有效提高各传感器探测效率和探测范围。
Description
技术领域
本发明属于海洋环境污染检测和海洋安全防护领域，具体涉及快速无接触识别海面膜状覆盖物的系统以及识别海面膜状覆盖物的方法。
背景技术
随着社会的经济的发展，海洋经济效益的占比逐渐增加，人类的海上活动也日益增加，对海洋生态环境造成很大影响。为保证海洋经济的持续发展，需对海洋生态环境进行保护和污染治理。海上膜状覆盖物会隔绝海水与空气的置换效能，对水体中的生物影响较大，所以有必要对海洋膜状覆盖物进行发现和对其体积与类别进行鉴定，便于针对性的治理和清除。
目前常用的对海面膜状覆盖物的发现和识别方法有：人眼观测，经验评估，电视成像，激光诱导荧光。常用的海面膜状覆盖物识别方法存在依赖人为经验严重，或者选用探测传感器单一、获取信息不足，多源复合探测方式较少，存在判别误差、自动化效率较低等缺陷。
发明内容
本发明提供了一种自动化探测效率高，能够有效提高对海面膜状目标的探测能力的快速无接触识别海面膜状覆盖物的系统及识别方法。
本发明一种快速无接触识别海面膜状覆盖物的系统，包括装载在二维平台上的红外热像仪、可见光摄像机设备、激光探测设备以及综合控制系统；
其中，可见光摄像机设备在二维平台带动下负责白天完成大范围海面覆盖物搜索、监测、获取扫描成像，当发现疑似覆盖物，上报综合控制系统；红外热像仪负责夜晚对海面覆盖物进行监测、搜索、获取红外成像，上报综合控制系统，白天接受综合控制系统指令探测疑似覆盖物的红外特性获取红外成像，上报综合控制系统；综合控制系统对可见光摄像机设备与红外热像仪获取的图像信息进行数据融合，获取覆盖物的形态信息；激光探测设备接受综合控制系统指令，对覆盖物从物理分子层次进行鉴别。
作为优选方案，二维平台可实现方位360°探测、俯仰-25°至40°探测。
一种快速无接触识别海面膜状覆盖物的方法，包括以下步骤：
步骤一，综合控制系统发出对海面进行未知覆盖物搜索和监测指令后，白天情况下，可见光摄像机设备启动，在二维平台的带动下，对设备周边进行扫描成像，发现疑似覆盖物目标后，启动红外热像仪探测该区域的红外特性，获取红外成像；夜晚情况下，启动红外热像仪，对海面覆盖物进行监测、搜索获取红外成像；
步骤二，综合控制系统接收可见光摄像机设备和红外热像仪获取的成像并进行处理，如果判断海上存在膜状物，对膜状物进行形态特征提取；
步骤三，在判断海上存在膜状物的情况下，综合控制系统启动激光探测设备，对海面覆盖物的种类进行鉴别。
作为优选方案，步骤一中，二维平台可实现方位360°探测、俯仰-25°至40°探测。
本发明首先采用红外/可见光学成像手段对海面膜状覆盖物与海水的疑似区分，可以全天时自动完成；然后，调动激光探测设备对海面膜状覆盖物进行种类鉴别，本发明的针对性及准确性相较于原有技术重复性好，自动化程度高，获取信息多，并且可以在远程操作，灵活性强、效率高，能在较短时间内对海面膜状覆盖区进行多点采集，获取膜状覆盖物区域物体的区域范围分布，有效提高各传感器探测效率和探测范围。
附图说明
图1本发明系统示意图。
具体实施方式
如图1所示，本发明一种快速无接触识别海面膜状覆盖物的系统，包括装载在二维平台上的红外热像仪、可见光摄像机设备、激光探测设备以及综合控制系统。
其中，可见光摄像机设备在二维平台带动下负责白天完成大范围海面覆盖物搜索、监测、获取扫描成像，当发现疑似覆盖物，上报综合控制系统；红外热像仪负责夜晚对海面覆盖物进行监测、搜索、获取红外成像，上报综合控制系统，白天接受综合控制系统指令探测疑似覆盖物的红外特性获取红外成像，上报综合控制系统。上述方案是因为，红外热像仪价格昂贵、工作寿命(一般在5000-10000h)，及全天时工作工作方式等因素，在白天情况下，优先使用可见光摄像机，在二维平台带动下负责完成大范围海面覆盖物搜索和监测，当发现疑似覆盖物，上报综合控制系统，启动红外热像仪探测该区域的红外特性。红外热像仪通过对海面成像，因为膜状覆盖物的比热容与水相差较高，受外界环境影响呈现出不同的热辐射，在成像上相较于海水具有较明显的差异，可以用于区分膜状覆盖物与海水；膜状覆盖物和海水对阳光的透射和反射的波段不同，在可见光成像器中显示的色彩不同，可以通过图像处理将两种差异进行识别。
红外热像仪与可见光摄像机设备通过不同的成像机理，完成对海水和海面覆盖物进行区分，通过图像处理，常用方法有图像增强、灰度处理、图像分割、对比度、边缘检测等方法，获取海面覆盖物的信息面积和位置，将两种途径获得信息进行数据融合，主要为面积和位置进行比对，判定膜状覆盖物区域。
综合控制系统主要包括显控计算机。综合控制系统对可见光摄像机设备与红外热像仪获取的图像信息进行数据融合，获取覆盖物的形态信息。获取覆盖物的形态信息主要包括面积、位置信息。位置信息包括方位角和俯仰角信息。
激光探测设备接受综合控制系统指令，对覆盖物从物理分子层次进行鉴别。采用被动式光学成像方式可以大范围发现海面覆盖物的存在面积和位置，但仅限于获取目标形态特征。控制启动激光探测设备，对经红外热像仪与可见光摄像装备发现的海面覆盖物区域进行种类鉴别，获取海面未知覆盖物种类。激光探测设备从物理分子层次对覆盖物进行鉴别，主要基于激光诱导荧光机理，强激光照射海面覆盖物，照射区域仅为光斑大小，适用于针对性强的探测，激发其内含分子产生荧光，对荧光回波进行采集，分析其频谱特征，对比已有的样本库，可获取海面覆盖物的种类信息。激光探测设备准确性高，缺点是激光探测设备是小范围点域探测。因此，本发明采用两型设备组合探测可以实现全天时对海面自动监测和搜索、并快速获取海面覆盖物面积、位置和种类信息。
快速无接触识别海面膜状覆盖物的方法，包括以下步骤：
步骤一，综合控制系统发出对海面进行未知覆盖物搜索和监测指令后，白天情况下，可见光摄像机设备启动，在二维平台的带动下，对设备周边进行扫描成像，二维平台可以实现360°探测、俯仰-25°至40°探测。发现疑似覆盖物目标后，启动红外热像仪探测该区域的红外特性，获取红外成像；夜晚情况下，启动红外热像仪，对海面覆盖物进行监测、搜索获取红外成像；
步骤二，综合控制系统接收可见光摄像机设备和红外热像仪获取的成像并进行处理，如果判断海上存在膜状物，对膜状物进行形态特征提取；
步骤三，在判断海上存在膜状物的情况下，综合控制系统启动激光探测设备，对海面覆盖物的种类进行鉴别。
Claims (4)
1.一种快速无接触识别海面膜状覆盖物的系统，包括装载在二维平台上的红外热像仪、可见光摄像机设备、激光探测设备以及综合控制系统；
其中，可见光摄像机设备在二维平台带动下负责白天完成大范围海面覆盖物搜索、监测、获取扫描成像，当发现疑似覆盖物，上报综合控制系统；红外热像仪负责夜晚对海面覆盖物进行监测、搜索、获取红外成像，上报综合控制系统，白天接受综合控制系统指令探测疑似覆盖物的红外特性获取红外成像，上报综合控制系统；综合控制系统对可见光摄像机设备与红外热像仪获取的图像信息进行数据融合，获取覆盖物的形态信息；激光探测设备接受综合控制系统指令，对覆盖物从物理分子层次进行鉴别。
2.根据权利要求1所述的一种快速无接触识别海面膜状覆盖物的系统，其特征在于，二维平台可实现方位360°探测、俯仰-25°至40°探测。
3.一种快速无接触识别海面膜状覆盖物的方法，包括以下步骤：
步骤一，综合控制系统发出对海面进行未知覆盖物搜索和监测指令后，白天情况下，可见光摄像机设备启动，在二维平台的带动下，对设备周边进行扫描成像，发现疑似覆盖物目标后，启动红外热像仪探测该区域的红外特性，获取红外成像；夜晚情况下，启动红外热像仪，对海面覆盖物进行监测、搜索获取红外成像；
步骤二，综合控制系统接收可见光摄像机设备和红外热像仪获取的成像并进行处理，如果判断海上存在膜状物，对膜状物进行形态特征提取；
步骤三，在判断海上存在膜状物的情况下，综合控制系统启动激光探测设备，对海面覆盖物的种类进行鉴别。
4.根据权利要求3所述一种快速无接触识别海面膜状覆盖物的方法，其特征在于，步骤一中，二维平台可实现方位360°探测、俯仰-25°至40°探测。
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- 2018-09-27 CN CN201811133650.8A patent/CN109470664A/zh active Pending
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