NO850157L - Fremgangsmaate og apparat til paavisning av hydrokarboner paa en vannflate. - Google Patents
Fremgangsmaate og apparat til paavisning av hydrokarboner paa en vannflate.Info
- Publication number
- NO850157L NO850157L NO850157A NO850157A NO850157L NO 850157 L NO850157 L NO 850157L NO 850157 A NO850157 A NO 850157A NO 850157 A NO850157 A NO 850157A NO 850157 L NO850157 L NO 850157L
- Authority
- NO
- Norway
- Prior art keywords
- water
- oil
- image
- radiation
- angle
- Prior art date
Links
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims description 44
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims description 18
- 229930195733 hydrocarbon Natural products 0.000 claims description 10
- 150000002430 hydrocarbons Chemical class 0.000 claims description 10
- 230000005855 radiation Effects 0.000 claims description 8
- 239000004215 Carbon black (E152) Substances 0.000 claims description 4
- 230000008030 elimination Effects 0.000 claims description 4
- 238000003379 elimination reaction Methods 0.000 claims description 4
- 230000005670 electromagnetic radiation Effects 0.000 claims 1
- 239000003921 oil Substances 0.000 description 47
- 235000019198 oils Nutrition 0.000 description 42
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 22
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 14
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 description 10
- 238000001228 spectrum Methods 0.000 description 8
- 230000035945 sensitivity Effects 0.000 description 7
- 239000010779 crude oil Substances 0.000 description 5
- 238000003384 imaging method Methods 0.000 description 5
- 238000001429 visible spectrum Methods 0.000 description 5
- 238000003491 array Methods 0.000 description 4
- 238000001514 detection method Methods 0.000 description 4
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 4
- 230000010287 polarization Effects 0.000 description 4
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 3
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 3
- 239000003086 colorant Substances 0.000 description 3
- 230000033001 locomotion Effects 0.000 description 3
- 230000002745 absorbent Effects 0.000 description 2
- 239000002250 absorbent Substances 0.000 description 2
- 238000000149 argon plasma sintering Methods 0.000 description 2
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 2
- 230000001105 regulatory effect Effects 0.000 description 2
- 238000010408 sweeping Methods 0.000 description 2
- 230000001360 synchronised effect Effects 0.000 description 2
- 238000002211 ultraviolet spectrum Methods 0.000 description 2
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 description 1
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 1
- 230000005587 bubbling Effects 0.000 description 1
- 238000011109 contamination Methods 0.000 description 1
- 238000013016 damping Methods 0.000 description 1
- 239000003989 dielectric material Substances 0.000 description 1
- 235000021323 fish oil Nutrition 0.000 description 1
- 239000006260 foam Substances 0.000 description 1
- 230000004313 glare Effects 0.000 description 1
- 239000008239 natural water Substances 0.000 description 1
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 1
- 230000000737 periodic effect Effects 0.000 description 1
- 238000009372 pisciculture Methods 0.000 description 1
- 239000010453 quartz Substances 0.000 description 1
- 239000011435 rock Substances 0.000 description 1
- 239000013535 sea water Substances 0.000 description 1
- 239000013049 sediment Substances 0.000 description 1
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N silicon dioxide Inorganic materials O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000003595 spectral effect Effects 0.000 description 1
- 230000006641 stabilisation Effects 0.000 description 1
- 238000011105 stabilization Methods 0.000 description 1
- 239000013589 supplement Substances 0.000 description 1
- 230000009897 systematic effect Effects 0.000 description 1
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N21/00—Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
- G01N21/17—Systems in which incident light is modified in accordance with the properties of the material investigated
- G01N21/21—Polarisation-affecting properties
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Analytical Chemistry (AREA)
- Biochemistry (AREA)
- General Health & Medical Sciences (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Immunology (AREA)
- Pathology (AREA)
- Sampling And Sample Adjustment (AREA)
- Investigating Or Analysing Materials By Optical Means (AREA)
Description
Den foreliggende oppfinnelse vedrører en meget følsom fremgangsmåte til påvisning av overflatefilmer av olje på havet og av både store og små utsivinger av gass og olje fra naturlige og andre kilder. Selv om oppfinnelsen primært er rettet mot anvendelse ved olje- og gasseksploatering til havs er den også anvendbar ved påvisning av lekkasje fra marine rørledninger og til påvisning av fiskeoljeflat i forbindelse med fiskeoppdrettsaktiviteter.
Når det gjelder anvendelse for olje- og
gasseksploatering har det vist seg at de fleste olje- og gassfelter oppviser spor av lekkasje av hydrokarboner til overflaten som følge av meget små sprekker i de oppåliggende berg. Erfaring har vist at dette fenomen foreligger over alt og at olje- og gasslekkasje kan være et nyttig supplement til andre metoder for oljeeksploatering, omfattende både geofysiske og geologiske metoder.
Det er kjent at særlig gassfelter til havs er forbundet med lekkasje til overflaten. Slik lekkasje er lett å forstå idet lette hydrokarbongasser er særlig bevegelige, og spormengder stiger lett opp gjennom vertikale eller bratte sprekker i jordskorpen. Gassfelter til havs er således forbundet med utsiving av gassbobler som til sine tider er så sterke at de kan danne karakteristiske forstyrrelser i slam på sjøbunnen. Slike forstyrrelser omfatter både koniske forsenkninger og små hauger på sjøbunnen, idet deres form er en funksjon av graden av utsiving og karakteren til sedimentene på sjøbunnen.
En stor andel av oljefeltene har likeledes vist seg å være forbundet med gasslekkasje idet også disse inneholder hydrokarbongasser, enten som en gasshette oppå oljen eller som gass løst under trykk i den flytende oljefase. Typisk kan ca. 178 liter eller mer gass være løst i hver liter olje inne i oljefeltet og denne gass er tilbøyelig til å unnslippe kontinuerlig i ørsmå mengder i sprekker som ligger oppå slike oljefelter. Dessuten vil den flytende olje selv ha en tilbøyelighet til å migrere oppover både gjennom åpne sprekker som skyldes brudd og gjennom mikrosprekker. Unnslippingen av bobler eller gass i sjøbunnen ledsages derfor ofte av utsiving av væskeformete hydrokarboner. I mange tilfeller vil gass som migrerer oppover bære med seg damp av tyngre oljekomponenter, og det er også en mulighet for at strømmen av bobler kan dannes under overflaten og føre med seg spor av olje i disse bobler og derved transportere olje til overflaten. Hva mekanismen enn er, har gass som unnslipper gjennom sprekker oppå oljefeltene og bobling gjennom vannet oppå feltet tendens til- .å. føre med seg tilstrekkelig mengde tunge hydrokarboner til at det dannes en oljefilm på vannflaten. Slike oljefilmer kan være av betydelig viktighet fra oljeeksploateringssynspunkt, særlig dersom det tilhørende nærvær av gassbobler kan observeres, hvorved det kan fastslås at flakene har sin opprinnelse i naturlig utsiving. Fremgangsmåter til å identifisere både separat og sammen utsivete gassblærer og nærvær av oljefilmer eller -flak er derfor av betydelig viktighet. Men slike naturlige oljeflak
-4 -7
kan variere mye i tykkelse, fra 10 til 10 m og sogar mindre. Følsomheten til de anvendte metoder er derved kritisk for å kunne identifisere både store og små utsivinger av olje og gass.
Flere fysiskalske fenomener er viktige som grunnlag for den foreliggende oppfinnelse. Disse omfatter beteendet til lys som reflekteres fra dielektriske flater, såsom vann, ved den såkalte Brewster-vinkel. Ved denne vinkel polariseres alt lys som reflekteres fra flaten horisontalt. Faktisk blir av lyset som reflekteres fra flater ved alle vinkler i området fra pluss til minus 12° fra Brewster-vinkelen minst 80% horisontalt polarisert. Brewster-vinkelen varierer for forskjellige dielektriske materialer og er 37° med horisontalplanet når det gjelder vann. Når det gjelder olje avviker Brewster-vinkelen bare litt fra dette, nemlig til 34°, slik at lys som reflekteres fra vannets overflate ved Brewster-vinkelen blir også polarisert stort sett horisontalt når det reflekteres fra en oljefilm på overflaten.
En viktig optisk forskjell mellom egenskapene til råolje og vann er brytningsindeksen. Råoljes brytningsindekser i den blå ende av det synlige spektrum ligger typisk i området 1,42 - 1,60, mens vannets brytningsindeks er 1,36. Det faktum at oljens brytningsindeks er større enn vannets øker overflaterefleksjonen fra et oljelag i de ultrafiolette, synlige og infrarøde spektralområder.
En annen viktig optisk forskjell mellom vann og råolje er at for råolje er overføringen av lys i det ultrafiolette og den blå ende av det optiske spektrum mye mindre enn overføringen av disse bølgelengder gjennom vann. Som en følge av dette er variasjonen av oljens brytingsindeks med bølgelengden betydelig større enn variasjonen av vannets brytningsindeks i samme bølgelengdeområde. Av denne årsak kan en liten bit av et oljeflak på vann når den iakttas på skrå oppfattes forholdsvis lysere eller klarere enn det omgivende vann i de ultrafiolette og blå deler av spekteret sammenlignet med spekterets røde ende.
Noen oljer kan være nokså transparente i det synlige spektrum, selv om de er strekt absorberende i det kortere ultrafiolette, mens andre oljer er mørke for øyet og nokså absorberende i det synlige spektrum og i det ultrafiolette spektrum. Av den grunn varierer forskjell i utseendet mellom oljefilmer på vannets overflate avhengig av den type råolje som er involvert, ved sammenligning av de blå og røde reaksjoner.
En ytterligere viktig parameter ved betraktning av oljefilmers fysikalske karakteristika er den dempende effekt på grenseflaten mellom oljefilmer og bølger i vann. Særlig viktig er de såkalte kapillarbølger som dannes på overflaten av vannmasser som følge av at vinden som passerer opp over vannets overflate trekker med seg grensesjikt. Slike vinder forårsaker små bølger hvis amplityde dempes betydelig også av nokså tynne oljefilmer. Dette påvirker de strukturmønstre som sees på overflaten av det naturlige vann og som er særlig fremtredende ved betraktning under en skrå vinkel.
Dersom man betrakter anvendelse av optisk polariserende filtre for studium av vann eller andre dielektriske flater finner man at dersom den dielektriske flate betraktes på skrått gjennom et plant polariserende filter med dets polariserende akse vertikalt vil en høy andel av refleksjonen fra overflaten av vannet eller den dielektriske væske bli eliminert. Dette skyldes at nær Brewster-vinkelen polariseres lyset stort sett 100% ved refleksjon. Men lys som trenger gjennom overflaten vil bli spredd av de dielektriske molekyler under overflaten eller av turbiditet eller lysspredende gjenstander som er nærværende. Slikt spredd lys vil være stort sett upolarisert, ca. 50% av dette lys vil av den grunn passere gjennom den polariserende filter. Overflaterefleksjoner elimineres derved i høy grad ved betraktning gjennom et vertikalt polarisert filter, og det blir mulig å se gjennom overflaten og identifisere spredende gjenstander under overflaten med betydelig klarhet.
Dersom overflaten av vannet eller et annet dielektrikum på den annen side betraktes gjennom et polariserende filter som har dets polariseringsplan orientert horisontalt vil stort sett alt lyset som reflekteres ved Brewster-vinkelen fra vannet eller den dielektriske flate passere gjennom filteret, og ca. 50% av lyset som sprees fra under overflaten vil passere gjennom. Dette betyr at der er en omtrent en dobling i forhold til refleksjoner fra overflaten. Men det skal påpekes at der visselig ikke er en fullstendig eliminering av lys som sprees av molekyler, gjenstander eller turbilitet under overflaten. Det foreligger således ikke en omvendt situasjon hvor et vertikalt polariserende filter ved anvendelse ved Brewster-vinkelen er i stand til å se et rent bilde avledet av lys som sprees av gjenstander under overflaten, uten "forurensing" fra overflaterefleksjoner, mens derimot et horisontalt polariserende filter ser et rent bilde reflekteres fra overflaten uten bidrag fra spredning under overflaten. En slik omvendt situasjon ville dersom den kunne oppnås gjøre en i stand til å oppnå eksepsjonelt høy følsomhet for overflateeffekter og ville av den grunn være nyttig for identifisering av nærværet av oljefilmer på vannets overflate.
Ifølge den foreliggende oppfinnelse oppnås målet med å være meget følsom for overflateeffekter ved at det anvendes to bilder frembrakt stort sett ved Brewster-vinkelen, det ene gjennom et vertikalt polariserende filter og det andre gjennom et horisontalt polariserende filter. Deretter anvendes det en elektronisk anordning for å oppnå forskjellen mellom disse to bilder, slik at det ene bilde, som er avledet utelukkende fra lys som spres fra under overflaten subtraheres fra det andre bilde som inneholder både overflatekomponenter og komponenter under overflaten. Denne fremgangsmåte gjør det når den gjennomføres på riktig måte mulig stort sett å eliminere lys som blir spredd under overflaten, i det resterende bilde hvorved det etterlates utelukkende overflaterefleksjoner.
I en forholdsvis enkel utførelsesform av oppfinnelsen betraktes vannets overflate ved Brewster-vinkelen gjennom to like fargefjernsynskameraer som er anbrakt ved siden av hverandre. I disse benyttes det fasttilstands, todimensjonale oppstillinger av fotosensorer som er tilpasset hverandre, typisk av fotodiodetypen. Like linser anvendes i de to fjernsynskameraer, og fotosensoroppstillingene avsøkes i fjernsynsraster som er forbundet med en enkeltrastergenerator som derved frembringer synkrone bilder som er tilpasset i tid og rom.
Det ene av fjernsynskamerane betrakter vannet gjennom et polariserende filter med vertikal akse, og det andre kamera betrakter vannet gjennom et polariserende filter som har en horisontal akse. Subtraktive kretser benyttes, slik at den felles komponent i begge bilder, nemlig lyset som blir spredd under overflaten elimineres, slik at bare overflatebildet blir igjen. Dette resterende bilde kan registreres med standard fargevideoregistreringsteknikk, og det kan vises på en fargevideomonitor.
En viktig fordel med å anvende et trefargesystem er at forandringer i overflatestruktur og refleksjonsfaktor forårsaket av andre effekter enn de som har tilknytning til oljefilmer er tilbøyelig til å oppføre seg forskjellig i hver av fargene sammelignet med effektene som er forbundet med oljefilmene. Som eksempel synes et oljefilmflak betydelig klarere i den blå ende av spekteret enn den gjør i den røde ende av spekteret, mens dette ikke nødvendigvis er tilfellet med effekter som er knyttet til kjølvann fra skip hvor forskjellige fysikalske fenomener vil forårsake oppriving av vannets overflate. Dessuten vil de mønstre som er knyttet tilODPStiqende bobler være hvite på farqefiernsvnsmonitoren, mens flytende oljeflak har en annen farge på monitoren. Farge medvirker således til å skjelne bobler sammenlignet med anvendelse av et monokromatisk display med en bølgelengde.
Oppfinnelsen er ovenfor blitt beskrevet i forbindelse med trefarget fjernsynsavbildning. Men følsomheten kan økes ytterligere ved å anvende ultrafiolette fotodioder i i de todimensjonale oppstillinger. I dette tilfelle kan fjernsynsmonitorer, istedetfor å anvende de tre primærfarger rød, grønn og blå, operere i et annet område av bølgelengder, såsom rød, blå og ultrafiolett. Dersom det anvendes langt ultrafiolett området 360-400mn, er det mulig å anvende mer eller mindre konvensjonell optikk. Dersom imidlertid det kortere ultrafiolette som forekommer i solspekteret anvendes, mellom 300 og 400mn, er det nødvendig å anvende spesielle linser fremstilt av kvarts.
Den forskjellige reaksjon mellom det korte ultrafiolette og den røde ende av det synlige spektrum er meget betydelig, og skjelningen i reaksjon mellom den korte ultrafiolette og den røde ende av det synlige spektrum er meget vesentlig, og distinksjonen for oljeflak i forhold til naturlige flak som skyldes andre kilder er høy. Men problemene med optisk spredning som følge av atmosfærisk dis økes vesentlig i det ultrafiolette spektrum, og de egnete værbetingelser for utøvelse av oppfinnelsen blir noe begrenset, særlig dersom man stoler mest på det korte ultrafiolette.
Oppfinnelsen kan frembringe meget høy følsomhet for submikron oljefilmer som følge av elimineringen av forstyrrelser forbundet med optisk spredning under overflaten, en spredning som i klart havvann kan forekomme helt ned til dyp på 11 meter. Fordelene som kan oppnås med oppfinnelsen når det gjelder følsomhet er derfor meget vesentlige ved anvendelse for hydrokarboneksploatering. Dessuten er den forholdsvis gode rommelige oppløsning hos videokameraer som kan anvendes et viktig trekk i systemet ved at den muliggjør klar identifisering og muliggjør således samlet interpretering av bobleutsiving og oljefilmdata.
I en mer avansert utførelsesform av oppfinnelsen er det mulig å betrakte vannets overflate ved Brewster-vinkelen gjennom et par av enkelt-fotosensorer som avbilder en smal stripe eller linje på sjøflaten istedenfor et rektangulært område. Forskjellen mellom de smale striper betraktet gjennom de ortogenale polariseringsanordninger kan oppnås på nøyaktig samme måte som beskrevet for løsningen med vanlige fjernsynskameraer, og det kan dannes et bilde ved trykking på hardkopiutgangssignalene fra linjeoppstillingene eller deres differanseutgangssignaler på en kontinuerlig strimmel av film eller papir hvis bevegelse er proposisjonal med hastigheten av foroverbevegelse av plattformen. Rullestabilisering av plattformen som bærer sensorene må foretas. En slik plattform er typisk et fly. Sterk forvrenging av bildet som blir dannet langs strimmelen elimineres derved. En viktig fordel ved denne linjeavbildningsutførelsesform er at de optiske betingelser når det gjelder atmosfærisk spredning avstemmes omtrentlig langs et horisontalt linjebilde ved Brewster-vinkelen både på den vertikale og den horisontale polariseringsanordning. Ved fremstilling av et differensiallinjebilde kan det således oppnås stort sett eliminering av dis-spredningseffekter. Når et rektangulært bilde betraktes istedenfor et enkeltlinjebilde varierer på den annen side betingelsene for spredning på grunn av dis på en vertikal vinkelmåte langs retningen for flygingen forskjellig gjennom hver polariseringsanordning. Dersom f.eks. øvrige parti av det bilde som betraktes gjennom hver polariseringsanordning befinner seg ved en fallvinkel på 25° i forhold til horisontalplanet og det nedre parti av hvert bilde som betraktes gjennom hver polariseringsanordning befinner seg ved en fallvinkel på 50° i forhold til horisontalplanet vil det være forskjeller mellom de to polariseringsanordninger når det gjelder atmosfærisk spredning betraktet ved fallvinkelen 25° sammenlignet med spredningen som betraktes gjennom de to polariseringsanordninger ved 50°' fallvinkel. Når det således avledes forskjellsbilder eller forholdsbilder fra det rektangulære bilde vil der være graderinger fra toppen til bunnen av bildet, som er en funksjon av denne forskjellige spredningseffekt. Årsaken til dette er at der er en partiell polarisering av lys som sprees av atmosfæren og graden av polarisering, og vinkelen for denne polarisering er knyttet til innfallsvinkelen for solstrålingen. Forskjellige betraktningsvinkler vil således gi forskjellige grader av transmisjon gjennom ortogonalt plasserte
polariseringsanordninger. Denne vinkeleffekt kan også sees
horisontalt tvers over et enkelt linjebilde, særlig dersom det anvendes vidvinkellinser, men den er langt mindre fremtredende enn den effekt som sees fra toppen til bunnen av et rektangulært bilde hvor hovedforandringer i retning og optisk banelengde opptrer. Muligheten til å oppnå avstemming mellom de to bilder som sees gjennom de vertikale og horisontale polariseringsanordninger gir begrensningen for maksimal følsomhet som kan oppnås ved påvisning av oljefilmer. Idet det kan oppnås betydelige bedre avpasning av atmosfæriske spredningsbetingelser med en eneste, smal betraktningsvinkel på 37° under horisontalplanet oppnås mye høyere følsomhet ved oljefilmpåvisning og anvendelse av et linjeavbildningssystem som etterhvert bygger opp dets todimensjonale bilde når flyet flyr over, sammenlignet med et todimensjonalt
avbildningssystem som utføres opp med et opptak.
Ifølge en ytterligere utførelsesform av oppfinnelsen er det mulig å anvende to identiske filmkameraer som betrakter havets overflate ved Brewster-vinkelen gjennom horisontalt og vertikalt polariserte filtre. Fotografier kan tas på film i periodiske intervaller, såsom et sekund, hvoretter differensialbilder frembringes ved fotoelektrisk differensangivelse av filmbildene og deretter dannelse av et differensialbilde ved hjelp av en regnemaskin. Denne teknikk er nøyaktig analog med anvendelsen av to fjernsynskameraer, men det anvendes mellomliggende filmlagring, etterfulgt av et separat behandlingstrinn for fremkalling av det nødvendige differensialbilde. Den fotografiske metode kan også benyttes sammen med kontinuerlige strimmelfilmkameraer av den type som vanligvis anvendes ved geografisk utmålingsarbeid fra luften. Disse kameraer anvender en kontinuerlig bevegelig 35 mm film med en spalte foran filmen. Filmens passering reguleres til hastigheten for bildet, som i sin tur er en funksjon av flyhøyden og flyets hastighet. Når filmens bevegelse er regulert skikkelig er bildet som dannes et kontinuerlig strimmelbilde av bakken under flyet. Eksponering styres enten av spaltens bredde eller av åpningen i kameraets irisblender. To slike kameraer kan plasseres ved siden av hverandre og peke mot havets overflate ved Brewster-vinkelen, og de to kontinuerlige strimmelbilder som derved dannes kan tallfestes fotoelektrisk og differensialbildet dannes. Som tidligere kan denne løsning gi bedre kvalitet enn enkeltrammeløsningen på grunn av den større jevnhet i atmosfærespredningsbetingelsene når det tas et bilde ved bare en spesifikk vinkel. Man skal imidlertid huske på at filmavbildning er dårligere enn direkte elektrisk tallfesting av bildene som dannes ved hjelp av linser som følge av at filmens dynamiske område er nokså begrenset og dessuten at filmregistreringsteknikken er tilbøyelig til å være ulineær.
Oppfinnelsen vil kunne forstås bedre ved hjelp av en detaljert beskrivelse av apparatet. Havets overflate betraktes ved hjelp av et kamera ved Brewster-vinkelen, som vist i fig. 1. Vinkelen 1 er for vanns vedkommende 37° og for oljes vedkommende 34°.
I kameraet anvendes det foran dets linse et polariserende filter 2. Når det polariserende filters orientering er horisontal, er der en økning av ove.rf lateref leks j onen i forhold til lys under overflaten som penetrerer vannets overflate og sendes tilbake fra under overflaten ved spredning nedenfra. Dette skyldes at ved Brewster-vinkelen er lys som reflekteres fra overflaten 100% polarisert, mens lys som sprees under overflaten er stort sett upolarisert. Når vannets overflate betraktes gjennom et vertikalt polariserende filter er der en stort sett total avvisning ved Brewster-vinkelen av overflaterefleksjonen, og bildet som sees er dannet fullstendig av optisk spredning under overflaten. Fig. 2 viser et perspektivriss av oppfinnelsen, hvor to fjernsynskameraer, 3 og 4, med samme utforming, med like linser og avpasset til todimensjonale fotosensorer 5, 6 anvendes til å fremstille avpassete bilder av vannoverflaten. Fig. 3 viser i blokkdiagramform det elektroniske diagram av apparatet ifølge oppfinnelsen, hvor fjernsynskameraet 7 og 8 opereres ved hjelp av en enkelt rastergenerator 9, som sikrer fullstendig synkroniserte bilder, og videoutgangs-signalene fra kameraene 7 og 8 er forbundet med en differensialforsterker 10, som frembringer et differensialutgangs-signal hvor den felles komponent hos de to bilder, nemlig bildene fra lysspredningen under overflaten, elimineres, hvorved det blir tilbake et restbilde dannet bare av lyset som reflekteres fra vannets overflate.
Utgangssignalet fra denne differensialforsterker 10, som bærer bildet, er forbundet med en billedforsterkende anordning 11 som forsterker de høyfrekvente romkomponenter i bildet for å oppnå kantskjerping rundt flatforekomster på havets overflate samt rundt kantene av små flekker som skyldes blæredannelse. Billedforsterkeren 11 er forbundet med en videomonitor 12 og med en videoopptaker 13, slik at havets overflate kan betraktes fra en egnet mobil plattform, såsom et helikopter eller et fly i reell tid på en monitor, og bildet kan også registreres for mer detaljert analyse senere.
For enkelhets skyld viser figurene elektroniske blokker som er forbundet med en eneste optisk kanal. Ved anvendelse av trefargefjernsyn, hvor det anvendes uavhengig sensorer for hver farge vil det være nødvendig å anvende tre slike kretser, en krets for den blå, en annen krets for den grønne og en tredje krets for den røde del av spekteret.
I den foretrukne utførelsesform av oppfinnelsen benyttes det en differensialsubtraksjonsteknikk for å eliminere fra det endelige bilde virkningene av oppadbølgende lys som er dannet av molekyl-partikkelspredning under vannflaten og for å gi et bilde som utelukkende er knyttet til lys som reflekteres fra overflaten. Der er imidlertid alternative løsninger som gir enklere metoder til aksentuering av overflateeffekter ved anvendelse av en modifisert distinksjonsteknikk for separering av overflateeffekter fra oppadbølgende lys. En fremgangsmåte er å ta utgangssignalene fra den ene av fargekanalene, såsom den blå kanal, å presentere det vertikalt polariserte kamera for den blå elektronkanon med en fargevideomonitor og det tilsvarende utgangssignal fra det horisontalt polariserte kamera for den røde elektronkanon i fargevideomonitoren. I denne situasjon vil alle komponenter i de to bilder som er like gi et identisk, blandet fargeutgangssignal på monitorskjermen, mens i områder hvor de to bilder avviker fra hverandre som følge av nærvær av overflaterefleksjoner vil det blandete fargeutgangssignal være forskjellig. Med andre ord danner overflaterefleksjoner forskjellige farger på skjermen sammenlignet med det vanlige spredningsbilde fra under overflaten.
Selv om dette er en enkel løsning er den langt mindre omfattende enn anvendelse av trefargedifferansialmetoden som identifiserer overflatereflektret lys samtidig i tre deler av spekteret, noe som hjelper ved interpretering.
En ytterligere alternativ utførelsesform er å generere en spenning som er proporsjonal med forholdet mellom utgangssignalene fra hver fargekanal i hver av fargefjernsyns-kameraene. Det dannes således en spenning ved hjelp av en egnet krets, som er et forhold mellom det blå utgangssignal hos det vertikalt polariserte kamera og det blå utgangssignal hos det horisontalt polariserte kamera, en annen som er forholdet mellom de grønne utgangssignaler hos de to kameraer samt en tredje som er de røde utgangssignaler hos de to kameraer. Hver av disse forholdsspenninger er koplet til den tilhørende fargeelektronkanon i fargevideomonitoren, slik at det presenteres et trefarget bilde hvor intensitetene for hver farge representerer forholdene mellom de to kameraer for hver farge. Denne løsning vil ha mindre kontrast enn differensial-løsningen, men likevel når den stort sett samme formål på en annen måte.
I bruk blir systemet flydd eller på annen måte beveget over et systematisk gitter av parallelle linjer, hvor det kan opereres i forholdsvis store høyder, såsom ca. 1500 meter for innledende dekronisering eller ved lave høyder, såsom ca. 300 meter for mer detaljerte oversikter. Ved å anvende en akseptabel vinkel for linsene i størrelsesorden 45° oppnås det en svøpevinkel på 1,375 ganger flyhøyden, og faktisk kan linsens akseptable vinkel velges slik at fjernsynskameraenes svøpevinkel for dekning gir en fullstendig dekning av den underliggende vannflate ved den flyhøyde og det overflygnings-intervall som velges. Når det gjelder flyging under skyete forhold kan tilfredstillende drift oppnås uavhengig av flygeretningen. Men det er spesielle betraktninger dersom himmelen er skyfri idet solrefleksjoner vil opptre på vannets overflate, noe som kan forårsake uheldige solglimt i bildene dersom det ikke velges riktige flygeretninger. En av de mest egnete flygeretninger er når kameraet peker 180° bort fra solen, idet vannflaten derved er jevnt belyst og solglimt stort sett elimineres.
En annen viktig betraktningsfaktor når det gjelder værforhold er vindhastighetene. Når vindens hastighet overskrider ca. 12 knop vil det begynne å danne seg skumtopper på vannets overflate, og disse foråsaker støy og gjør det vanskelig å iaktta bobler som skyldes gassutsiving. Som en generell regel er det av den grunn ønskelig å utføre oppfinnelsen bare ved vindhastigheter på under 12 knop.
Claims (3)
1. Fremgangsmåte til undersøkelse av overflaten av vannlegemer for påvising av nærvær av hydrokarboner, karakterisert ved
(i) mottaking av elektromagnetisk stråling fra vannlegemet ved en vinkel som er stort sett lik vannets Brewster-vinkel og /eller hydrokarbonenes Brewster-vinkel,
(ii) leding av en første del av den mottatte stråling gjennom et polariserende filter med dens polariserende akse vertikalt, for eliminering av overflaterefleksjoner,
(iii) leding av en andre del av den mottatte stråling gjennom et polariserende filter med dens polariserende akse horisontalt, for delvis eliminering av stråling fra under overflaten,
samt
(iv) kombinering av den første og den andre filtrerte del av den mottatte stråling for økning av andelen av stråling som ble reflektert fra overflaten, og undersøkelse av et bilde dannet ved nevnte del av strålingen for påvisning av nærvær av hydrokarbon(er) på vannets overflate.
2. Fremgangsmåte i samsvar med krav 1, karakterisert ved at strålingen mottas ved en vinkel i området 25° -46° i forhold til horisontalplanet.
3. Apparat for påvising av nærvær av hydrokarboner på overflaten av et vannlegeme, karakterisert ved første og andre mottakere, første og andre polariserende filtre, hvor det første polariserende filter er forbundet med den første mottaker med dets akse horisontalt og det andre polariserende filter er forbundet med den andre mottaker med dets akse vertikalt, samt en differensial-kombinerende enhet for kombinering av utgangssignalene fra de to mottakere til dannelse av et forsterket bilde av refleksjoner fra overflaten av vannlegemet.
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CA445400 | 1984-01-16 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
NO850157L true NO850157L (no) | 1985-10-23 |
Family
ID=4126953
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
NO850157A NO850157L (no) | 1984-01-16 | 1985-01-15 | Fremgangsmaate og apparat til paavisning av hydrokarboner paa en vannflate. |
Country Status (3)
Country | Link |
---|---|
AU (1) | AU3772785A (no) |
GB (1) | GB2153071A (no) |
NO (1) | NO850157L (no) |
Families Citing this family (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US4908508A (en) * | 1987-02-12 | 1990-03-13 | Akzo N.V. | Process and apparatus for determining thicknesses of layers |
GB8811355D0 (en) * | 1988-05-13 | 1997-09-17 | Secr Defence | An electro-optical detection system |
CA2550692C (en) * | 2005-06-30 | 2012-01-24 | James Plant | Method and apparatus for real-time polarization difference imaging (pdi) video |
MX2017002807A (es) * | 2014-09-02 | 2017-12-20 | Polaris Sensor Tech Inc | Método en tiempo real de área amplia para detectar fluidos extraños en superficies de agua. |
Family Cites Families (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS49141A (no) * | 1972-04-21 | 1974-01-05 | ||
US3824017A (en) * | 1973-03-26 | 1974-07-16 | Ibm | Method of determining the thickness of contiguous thin films on a substrate |
GB1472854A (en) * | 1973-05-11 | 1977-05-11 | Nat Res Dev | Differential optical polarisation detectors |
US3880524A (en) * | 1973-06-25 | 1975-04-29 | Ibm | Automatic ellipsometer |
SE385048B (sv) * | 1974-08-05 | 1976-05-31 | Svenska Traeforskningsinst | Forfarande for metning av en ytas topografi |
GB1493087A (en) * | 1975-04-28 | 1977-11-23 | Ibm | Ellipsometer |
CA1130603A (en) * | 1978-10-17 | 1982-08-31 | Charles W. Kouns | Optical method for remote determination of the geological nature of a homogeneous surface |
-
1985
- 1985-01-15 NO NO850157A patent/NO850157L/no unknown
- 1985-01-15 GB GB08500951A patent/GB2153071A/en not_active Withdrawn
- 1985-01-16 AU AU37727/85A patent/AU3772785A/en not_active Abandoned
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
AU3772785A (en) | 1985-07-25 |
GB8500951D0 (en) | 1985-02-20 |
GB2153071A (en) | 1985-08-14 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
Schechner et al. | Clear underwater vision | |
Overstreet et al. | Removing sun glint from optical remote sensing images of shallow rivers | |
Zhao et al. | Deriving inherent optical properties from background color and underwater image enhancement | |
Wang et al. | Underwater image restoration via maximum attenuation identification | |
Jay et al. | Hyperspectral remote sensing of shallow waters: Considering environmental noise and bottom intra-class variability for modeling and inversion of water reflectance | |
Chiang et al. | Underwater image enhancement by wavelength compensation and dehazing | |
Shen et al. | Underwater optical imaging: Key technologies and applications review | |
Duntley | Underwater lighting by submerged lasers and incandescent sources | |
Bernasconi et al. | Moving dipolar features in an emerging flux region | |
US20230296965A1 (en) | Method and device for underwater imaging | |
Slocum et al. | Combined geometric-radiometric and neural network approach to shallow bathymetric mapping with UAS imagery | |
Bhandari et al. | The variation of the polarized downwelling radiance distribution with depth in the coastal and clear ocean | |
NO850157L (no) | Fremgangsmaate og apparat til paavisning av hydrokarboner paa en vannflate. | |
Matthews | Stereo observation of lakes and coastal zones using ASTER imagery | |
JP3930164B2 (ja) | 波長選択型液晶カメラ装置 | |
Campbell et al. | A high-resolution radar and CCD imaging study of crater rays in Mare Serenitatis and Mare Nectaris | |
Hu et al. | Detection of oil slicks using MODIS and SAR imagery | |
JP3772016B2 (ja) | 波長選択型カメラ装置 | |
Lee et al. | Estimation of coastal suspended sediment concentration using satellite data and oceanic in-situ measurements | |
Ping et al. | Method for spectral restoration of underwater images: Theory and application | |
Mitchell et al. | Luminous quasars at high redshift | |
Kim et al. | Correction for reflected sky radiance in low-altitude coastal hyperspectral images | |
Shaw et al. | Blue sun reflected from water: Optical lessons from observations of nature | |
Beaumont et al. | Image quality and seeing measurements for long horizontal overwater propagation | |
CN109238971A (zh) | 一种水下电视摄像的物体表面折射率成像系统 |