[發明專利]一種基于光譜反射率特征的水面油膜厚度測量系統及方法

有效

• 申請號: 201611097256.4
• 申請日: 2016-12-02
• 公開（公告）號: CN106767454B
• 公開（公告）日: 2018-11-20
• 發明（設計）人: 李穎;侯永超;劉丙新;劉瑀
• 申請（專利權）人: 大連海事大學
• 主分類號: G01B11/06
• 分類號: G01B11/06
• 代理公司: 大連東方專利代理有限責任公司 21212
• 代理人: 王丹;李洪福

本發明公開了一種基于光譜反射率特征的水面油膜厚度測量系統及方法，包括：預先采集光譜樣本數據并實時采集光譜測量數據的光譜數據獲取單元；對光譜樣本數據或光譜測量數據進行預處理的光譜數據預處理單元；基于光譜特征閾值對光譜樣本數據、光譜測量數據進行反射光譜特征提取的光譜特征提取單元；創建第一油膜厚度測量數據樣本曲線，并基于所述曲線確定出第一油膜厚度測量結果的反射高度曲線擬合單元；創建第二油膜厚度測量數據樣本曲線，并基于所述曲線確定出第二油膜厚度測量結果的吸收深度曲線擬合單元；能夠計算油膜厚度并顯示的聯合運算與結果顯示單元。本發明能夠準確獲得溢油的油膜厚度的信息，為海洋溢油事故中評估溢油量提供技術支撐。

技術領域

本發明屬于水面油膜測量技術領域，涉及一種基于光譜反射率特征的水面油膜厚度測量方法。

背景技術

海上溢油油膜厚度測量對于估算溢油事故中溢油量有重要的意義，常規的測量方法主要有目測法、熱紅外成像法、激光三角法、微波輻射法等。目測法是最簡單的估測海洋溢油油膜厚度的方法，但是其受到目測人員的影響較大，并且受到光照、背景等因素的影響，測量結果具有很大誤差。熱紅外成像法可以根據不同油膜厚度的輻射不同來判斷溢油厚度的大小，但是無法準確測量溢油油膜厚度。激光三角法利用幾何光學原理，能夠較為準確的測量油膜厚度，但是其裝置復雜，不能夠滿足大范圍快速測量的要求。微波輻射法可以根據海水與溢油不同的輻射信號來辨別溢油，但還不能夠實現溢油油膜厚度的測量。

隨著光學遙感技術的發展，以其豐富的數據、高分辨率和直觀的表現形式，在海洋環境監測相關方面得到了普遍應用。并且隨著光譜分辨率的提升，將光譜特征的分析應用于海洋溢油的探測和監測是一種較為普遍的方法。但是在溢油領域現有的光學遙感研究中，往往集中在通過分析光譜特征來實現海上目標的識別問題，對于海洋溢油事故中不同油膜厚度的光譜數據的研究相對較少，并且缺乏從光譜數據中反演不同油膜厚度的研究。所以，建立一種基于光譜反射率特征的水面溢油油膜厚度測量模型和方法，對于海洋溢油事故的應對處置具有重要意義。

發明內容

鑒于已有技術存在的缺陷，本發明的目的是要提供一種基于光譜反射率特征的水面油膜厚度測量系統，該系統能夠通過對光譜反射率數據的特征分析，實現水面溢油油膜厚度的反演，以準確獲得溢油的油膜厚度的信息，并能夠及時顯示溢油油膜厚度的數值，為海洋溢油事故中評估溢油量提供技術支撐，加強海洋溢油事故的應急應對能力。

為了實現上述目的，本發明的技術方案：

一種基于光譜反射率特征的水面油膜厚度測量系統，其特征在于，包括：

光譜數據獲取單元，其能夠預先采集不同油膜厚度的溢油數據所對應的光譜數據作為光譜樣本數據，同時在測量過程中實時采集當前溢油位置處所對應的光譜測量數據并將采集到的光譜樣本數據及光譜測量數據傳輸給光譜數據預處理單元；

與所述光譜數據獲取單元連接的光譜數據預處理單元，其能夠對接收到的所述光譜樣本數據或者光譜測量數據進行預處理，并將處理后的數據傳輸給光譜特征提取單元；

與所述光譜數據預處理單元連接的光譜特征提取單元，其能夠基于所確定的光譜特征閾值對所述光譜樣本數據進行反射光譜特征提取，以獲得相應的光譜反射高度樣本數據及光譜吸收深度樣本數據，同時能夠基于所述光譜特征閾值對光譜測量數據進行反射光譜特征提取，以獲得相應的光譜反射高度測量數據及光譜吸收深度測量數據；

與所述光譜特征提取單元連接的反射高度曲線擬合單元，其能夠基于所提取的光譜反射高度樣本數據創建第一油膜厚度測量數據樣本曲線，并基于所創建的第一油膜厚度測量數據樣本曲線確定當前的光譜反射高度測量數據所對應的第一油膜厚度測量結果；

與所述光譜特征提取單元連接的吸收深度曲線擬合單元，其能夠基于所提取的光譜吸收深度樣本數據創建第二油膜厚度測量數據樣本曲線，并基于所創建的第二油膜厚度測量數據樣本曲線確定當前的光譜吸收深度測量數據所對應的第二油膜厚度測量結果；