CN112802044B - 一种气泡幕围油边缘的实时调整方法及系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种气泡幕围油边缘的实时调整方法及系统，通过拍摄图像‑图像处理‑像素点距离计算‑实际距离换算‑调整围油边缘的上述步骤，巧妙的将图像处理技术应用到海洋发生溢油时的围油领域，解决了海洋溢油时监控难，无法快速调整围油边缘等难题。

Description

一种气泡幕围油边缘的实时调整方法及系统

技术领域

本发明涉及气泡幕围油技术领域，具体涉及一种气泡幕围油边缘的实时调整方法及系统。

背景技术

随着石油及其应用领域的飞速发展，海洋石油运输产业迅速增长。一旦油船在海上发生溢油事故，需要采取相应的应急措施。而对于当今在海上采取的各种围油措施来说，都没有一种具体的监测方法来显示溢油的范围和边缘。

尤其对于气幕围油来讲，没有实时的监测技术来显示油液的边缘和气泡幕的边缘信息。当溢油发生时，无法对气泡幕的各个围油区域做出调整：当气泡幕与溢油边缘的距离过大时，易导致溢油面积扩大；当气泡幕与溢油边缘的距离过小时，易导致油液越过气泡幕致使围油失效。

发明内容

为了解决因无法检测围油边缘的实时数据导致围油的后续工作无法开展等问题，本发明提出了一种气泡幕围油边缘的实时调整方法,包括：

S1、获取包含有溢油边缘区域和气泡幕区域的实时图像；

S2、根据实时图像获取溢油边缘区域和气泡幕区域的二值图像；

S3、根据二值图像并通过边缘检测算法获取溢油边缘图像和气泡幕边缘图像；

S4、计算溢油边缘到气泡幕边缘的最小像素距离，并获取最小像素距离所在的溢油边缘像素点和气泡幕边缘像素点；

S5、根据实时图像与实际图像的比例计算出气泡幕与溢油边缘的实际最小距离A和最小距离的位置坐标B；

S6、判定实际最小距离A是否处于预设范围内，若是，则结束调整，若否，则调整位置坐标B处的气泡幕参数，使实际最小距离A处于预设范围内。

进一步地，在步骤S2中，还包括步骤：

S21、改变实时图像的颜色阀值，将实时图像转变为灰度图像；

S22、通过调整灰度图像的像素阀值，将灰度图像转变为二值图像。

进一步地，在步骤S3之后，还包括：利用连同域算法优化处理溢油边缘图像和气泡幕边缘图像。

进一步地，在步骤S4中，还包括步骤：

S41、计算气泡幕边缘的所有像素点到溢油边缘的最小像素距离；

S42、获取气泡幕边缘到溢油边缘的最小距离，并记录最小距离所在的气泡幕边缘像素点和溢油边缘像素点。

进一步地，在步骤S1中，拍摄实时图像并记录实时图像与实际图像的比例；

在步骤S5中，根据实时图像与实际图像的比例，计算气泡幕边缘到溢油边缘的实际最小距离，并获取最小距离所在气泡幕边缘和溢油边缘的位置坐标。

进一步地，在步骤S6中，还包括步骤：

S61、预设实际最小距离的数值范围，且所述数值范围具有最小值X和最大值Y；

S62、当A<X时，则扩大B处的围油半径后返回步骤S1；当X≤A≤Y时，则结束调整；当A>X时，则减小B处的围油半径后返回步骤S1。

本发明还公开了一种气泡幕围油边缘的实时调整系统，包括有：

拍摄模块，用于获取包含有溢油边缘区域和气泡幕区域的实时图像；

二值化模块，用于根据实时图像获取溢油边缘区域和气泡幕区域的二值图像；

边缘化模块，用于根据二值图像并通过边缘检测算法获取溢油边缘图像和气泡幕边缘图像；

计算模块，用于计算溢油边缘到气泡幕边缘的最小像素距离，并获取最小像素距离所在的溢油边缘像素点和气泡幕边缘像素点；

换算模块，用于根据实时图像与实际图像的比例计算出气泡幕与溢油边缘的实际最小距离和最小距离的位置坐标；

调整模块，用于判定实际最小距离A是否处于预设范围内，若是，则结束调整，若否，则调整位置坐标B处的气泡幕参数，使实际最小距离A处于预设范围内。

进一步地，在二值化模块中，包括有：

灰度图像获取单元，用于改变实时图像的颜色阀值，将实时图像转变为灰度图像；

二值化单元，用于通过调整灰度图像的像素阀值，将灰度图像转变为二值图像。

进一步地，在边缘化模块中，还包括优化单元，用于利用连同域算法优化处理溢油边缘图像和气泡幕边缘图像。

进一步地，在调整模块中，包括：

预设单元，用于预设实际最小距离的数值范围；

判定执行单元，用于判定实际最小距离是否处于预设的数值范围内，并根据判定结果调整气泡幕的围油半径；

检测单元，用于在调整气泡幕的围油半径后返回到拍摄模块重新获取调整后的实时图像，直至实际最小距离处于预设的数值范围内后结束调整。

与现有技术相比，本发明至少含有以下有益效果：

(1)通过拍摄图像-图像处理-像素点距离计算-实际距离换算-调整围油边缘的上述步骤，巧妙的将图像处理技术应用到海洋发生溢油时的围油领域，解决了海洋溢油时监控难，无法快速调整围油边缘等难题。

(2)在每次调整围油半径后，重新获取图像并判定调整后的实际最小距离是否处于预设范围内，直至每一处的实际最小距离均处于预设范围内才结束调整，可确保每一处的气泡幕与溢油边缘的距离均处于合理范围，使围油边缘万无一失。

附图说明

图1为气泡幕围油边缘的实时调整方法步骤图。

具体实施方式

以下是本发明的具体实施例并结合附图，对本发明的技术方案作进一步的描述，但本发明并不限于这些实施例。

请参照图1，本发明公开了一种气泡幕围油边缘的实时调整方法,包括：

S1、获取包含有溢油边缘区域和气泡幕区域的实时图像；其中，获取该图像可通过无人机拍摄等手段实现。

S2、根据实时图像获取溢油边缘区域和气泡幕区域的二值图像；

S3、根据二值图像并通过边缘检测算法获取溢油边缘图像和气泡幕边缘图像；其中，通过边缘检测算法，得到溢油边缘图像和气泡幕边缘图像，该种图像仅包含由单一像素点构成的连续线段或连通线段。

S4、计算溢油边缘到气泡幕边缘的最小像素距离，并获取最小像素距离所在的溢油边缘像素点和气泡幕边缘像素点；

S5、根据实时图像与实际图像的比例计算出气泡幕与溢油边缘的实际最小距离A和最小距离的位置坐标B；其中，S1中所拍摄的图像与实际图像区域存在尺寸比例，依据该比例并结合最小像素点距离可换算出实际最小距离。

S6、判定实际最小距离A是否处于预设范围内，若是，则结束调整，若否，则调整位置坐标B处的气泡幕参数，使实际最小距离A处于预设范围内。其中，将实际最小距离A与预设范围进行比较，并根据比较结果对气泡幕进行调整，使最小距离一直处于预设范围内，最终实现围油边缘的实时调节。

具体地说，本实施例首先通过无人机拍摄等手段获取溢油边缘区域和气泡幕区域的实时图像，进而对图形进行处理，得到二值图像，而后将二值图像转换为边缘图像，根据边缘图像可计算出溢油边缘到气泡幕边缘的最小像素距离，进一步结合拍摄的图像与实际区域的大小比例计算出实际的溢油边缘到气泡幕边缘的实际最小距离及其所处的具体位置坐标，最终根据计算出的最小距离做出具体围油措施。实现了围油的实时监控，同时还可根据计算出的参数指导后序围油工作，进而调整围油的气泡幕的边界，使围油工作得以顺利进行。

在这个过程中，本实施例通过拍摄图像-图像处理-像素点距离计算-实际距离换算-调整围油边缘的上述步骤，巧妙的将图像处理技术应用到海洋发生溢油时的围油领域，解决了海洋溢油时监控难，无法快速调整围油边缘等难题。

进一步地，在步骤S2中，还包括步骤：

S21、改变实时图像的颜色阀值，将实时图像转变为灰度图像；

S22、通过调整灰度图像的像素阀值，将灰度图像转变为二值图像。

具体地说，获取二值图像首先需要调整实时图像的颜色阀值，将实时图像转变为灰度图像，然后调整灰度图像的像素阀值，获得只包含黑色像素和白色像素的二值图像。

进一步地，在步骤S3之后，还包括：利用连同域算法优化处理溢油边缘图像和气泡幕边缘图像。

具体地说，由于气泡幕的特性，气泡会在水面破裂产生连续密集的小型气泡，导致所获取的边缘图像不够准确，通过连同域算法解决上述问题，可得到精确的气泡幕边缘图像。进一步地，将两个边缘图像与拍摄获取的实时图像进行整合，便于工作人员对围油边缘的位置进行大致判断。

进一步地，在步骤S4中，还包括步骤：

S41、计算气泡幕边缘的所有像素点到溢油边缘的最小像素距离；

S42、获取气泡幕边缘到溢油边缘的最小距离，并记录最小距离所在的气泡幕边缘像素点和溢油边缘像素点。

进一步地，在步骤S1中，拍摄实时图像并记录实时图像与实际图像的比例；

在步骤S5中，根据实时图像与实际图像的比例，计算气泡幕边缘到溢油边缘的实际最小距离，并获取最小距离所在气泡幕边缘和溢油边缘的位置坐标。

进一步地，在步骤S6中，还包括步骤：

S61、预设实际最小距离的数值范围，且所述数值范围具有最小值X和最大值Y；

S62、当A<X时，则扩大B处的围油半径后返回步骤S1；当X≤A≤Y时，则结束调整；当A>X时，则减小B处的围油半径后返回步骤S1。

具体地说，预设的数值范围为实际最小距离的合理范围，其具有两个端口：最小值X和最大值Y。当实际最小距离小于X时，说明所检测到的实际最小距离过小，这时需要扩大围油半径以增加实际最小距离；当实际最小距离大于最大值Y时，说明实际最小距离过大，则需要减小围油半径以缩短实际最小距离。进一步地，在每次调整围油半径后，需要返回步骤S1重新获取图像并判定调整后的实际最小距离是否处于预设范围内，直至每一处(例：当一处的实际最小距离调整增大后，则重新计算后的实际最小距离的坐标位置可能发生变化)的实际最小距离均处于预设范围内才结束调整，可确保每一处的气泡幕与溢油边缘的距离均处于合理范围，使围油边缘万无一失。

需说明的是，调整围油半径可上下升降气泡幕管道，当上升气泡幕管道时，气泡漂移范围减小，使得围油半径降低，进而减小气泡幕与溢油边缘的距离，反之亦然。

当上升或下降气泡幕管道已不足以调整实际最小距离处于预设范围内时，还可调节气泡幕管道的水平位置。当调节气泡幕管道向远离溢油边缘方向移动时，气泡幕与溢油边缘的距离增大，反之亦然。

还可以从其他类型的参数进行气泡幕的调整，如管道的供气量等。

总而言之，本实施例所提供的，就是一种将图像处理技术结合到海洋发生溢油时的围油技术领域，可实时监控围油边缘，并根据检测和计算结果调整围油边缘，使之处于合理范围，便于后续缩小围油面积等工作的进行。

本发明还公开了一种气泡幕围油边缘的实时调整系统，包括有：

拍摄模块，用于获取包含有溢油边缘区域和气泡幕区域的实时图像；

二值化模块，用于根据实时图像获取溢油边缘区域和气泡幕区域的二值图像；

边缘化模块，用于根据二值图像并通过边缘检测算法获取溢油边缘图像和气泡幕边缘图像；

计算模块，用于计算溢油边缘到气泡幕边缘的最小像素距离，并获取最小像素距离所在的溢油边缘像素点和气泡幕边缘像素点；

换算模块，用于根据实时图像与实际图像的比例计算出气泡幕与溢油边缘的实际最小距离和最小距离的位置坐标；

调整模块，用于判定实际最小距离A是否处于预设范围内，若是，则结束调整，若否，则调整位置坐标B处的气泡幕参数，使实际最小距离A处于预设范围内。

进一步地，在二值化模块中，包括有：

灰度图像获取单元，用于改变实时图像的颜色阀值，将实时图像转变为灰度图像；

二值化单元，用于通过调整灰度图像的像素阀值，将灰度图像转变为二值图像。

进一步地，在边缘化模块中，还包括优化单元，用于利用连同域算法优化处理溢油边缘图像和气泡幕边缘图像。

进一步地，在调整模块中，包括：

预设单元，用于预设实际最小距离的数值范围；

判定执行单元，用于判定实际最小距离是否处于预设的数值范围内，并根据判定结果调整气泡幕的围油半径；

检测单元，用于在调整气泡幕的围油半径后返回到拍摄模块重新获取调整后的实时图像，直至实际最小距离处于预设的数值范围内后结束调整。

本文中所描述的具体实施例仅是对本发明精神作举例说明。本发明所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，但并不会偏离本发明的精神或者超越所附权利要求书所定义的范围。

Claims (10)

1.一种气泡幕围油边缘的实时调整方法,其特征在于，包括：

S1、获取包含有溢油边缘区域和气泡幕区域的实时图像；

S2、根据实时图像获取溢油边缘区域和气泡幕区域的二值图像；

S3、根据二值图像并通过边缘检测算法获取溢油边缘图像和气泡幕边缘图像；

S4、计算溢油边缘到气泡幕边缘的最小像素距离，并获取最小像素距离所在的溢油边缘像素点和气泡幕边缘像素点；

S5、根据实时图像与实际图像的比例计算出气泡幕与溢油边缘的实际最小距离A，以及实际最小距离A所在气泡幕边缘的位置坐标B₁和实际最小距离A所在溢油边缘的位置坐标B₂；

S6、判定实际最小距离A是否处于预设范围内，若是，则结束调整，若否，则调整位置坐标B₁处的气泡幕参数，使实际最小距离A处于预设范围内。

2.根据权利要求1所述的一种气泡幕围油边缘的实时调整方法，其特征在于，在步骤S2中，还包括步骤：

S21、改变实时图像的颜色阈值，将实时图像转变为灰度图像；

S22、通过调整灰度图像的像素阈值，将灰度图像转变为二值图像。

3.根据权利要求1所述的一种气泡幕围油边缘的实时调整方法，其特征在于，在步骤S3之后，还包括：利用连同域算法优化处理溢油边缘图像和气泡幕边缘图像。

4.根据权利要求1所述的一种气泡幕围油边缘的实时调整方法，其特征在于，在步骤S4中，还包括步骤：

S41、计算气泡幕边缘的所有像素点到溢油边缘的最小像素距离；

S42、获取气泡幕边缘到溢油边缘的最小距离，并记录最小距离所在的气泡幕边缘像素点和溢油边缘像素点。

5.根据权利要求4所述的一种气泡幕围油边缘的实时调整方法，其特征在于，在步骤S1中，拍摄实时图像并记录实时图像与实际图像的比例；

在步骤S5中，根据实时图像与实际图像的比例，计算气泡幕边缘到溢油边缘的实际最小距离A，并获取实际最小距离A所在气泡幕边缘的位置坐标B₁和溢油边缘的位置坐标B₂。

6.根据权利要求1所述的一种气泡幕围油边缘的实时调整方法，其特征在于，在步骤S6中，还包括步骤：

S61、预设实际最小距离A的数值范围，且所述数值范围具有最小值X和最大值Y；

S62、当A<X时，则扩大B₁处的围油半径后返回步骤S1；当X≤A≤Y时，则结束调整；当A>X时，则减小B₁处的围油半径后返回步骤S1。

7.一种气泡幕围油边缘的实时调整系统，其特征在于，包括有：

拍摄模块，用于获取包含有溢油边缘区域和气泡幕区域的实时图像；

二值化模块，用于根据实时图像获取溢油边缘区域和气泡幕区域的二值图像；

边缘化模块，用于根据二值图像并通过边缘检测算法获取溢油边缘图像和气泡幕边缘图像；

计算模块，用于计算溢油边缘到气泡幕边缘的最小像素距离，并获取最小像素距离所在的溢油边缘像素点和气泡幕边缘像素点；

换算模块，用于根据实时图像与实际图像的比例计算出气泡幕与溢油边缘的实际最小距离A和实际最小距离A所在气泡幕边缘的位置坐标B₁和溢油边缘的位置坐标B₂；

调整模块，用于判定实际最小距离A是否处于预设范围内，若是，则结束调整，若否，则调整位置坐标B₁处的气泡幕参数，使实际最小距离A处于预设范围内。

8.根据权利要求7所述的一种气泡幕围油边缘的实时调整系统，其特征在于，在二值化模块中，包括有：

灰度图像获取单元，用于改变实时图像的颜色阈值，将实时图像转变为灰度图像；

二值化单元，用于通过调整灰度图像的像素阈值，将灰度图像转变为二值图像。

9.根据权利要求7所述的一种气泡幕围油边缘的实时调整系统，其特征在于，在边缘化模块中，还包括优化单元，用于利用连同域算法优化处理溢油边缘图像和气泡幕边缘图像。

10.根据权利要求7所述的一种气泡幕围油边缘的实时调整系统，其特征在于，在调整模块中，包括：

预设单元，用于预设实际最小距离的数值范围；

判定执行单元，用于判定实际最小距离是否处于预设的数值范围内，并根据判定结果调整气泡幕的围油半径；

检测单元，用于在调整气泡幕的围油半径后返回到拍摄模块重新获取调整后的实时图像，直至实际最小距离处于预设的数值范围内后结束调整。