[發明專利]一種基于近紫外圖像處理的近岸海域漂浮危化品檢測預警方法

有效

• 申請號: 201810016724.3
• 申請日: 2018-01-08
• 公開（公告）號: CN108257119B
• 公開（公告）日: 2020-09-01
• 發明（設計）人: 黃慧;張德鈞;王超;詹舒越;宋宏;王杭州;徐韌;劉材材;蔣曉山
• 申請（專利權）人: 浙江大學
• 主分類號: G06T7/00
• 分類號: G06T7/00;G01N21/47
• 代理公司: 杭州求是專利事務所有限公司 33200
• 代理人: 劉靜;邱啟旺

本發明公開了一種基于近紫外圖像處理的近岸海域漂浮危化品檢測預警方法，該方法包括訓練準備階段和檢測預警階段；訓練準備階段包括訓練圖像獲取與合成、圖像預處理與標注、模型訓練和全景地圖準備；檢測預警階段包括檢測圖像獲取、檢測圖像預處理、目標區域檢測與判斷、GPS匹配與圖像融合和分級預警；本發明對近紫外圖像中的危化品建立快速深度神經網絡置信檢測模型，充分利用無色危化品與水在近紫外波段存在的明顯反射率差距，克服了漂浮危化品因為無色而難以進行成像檢測的難題；對判定存在漂浮危化品圖像進行GPS信息與全景地圖的匹配，對相鄰序號的有危化品的圖像進行拼接融合，大大減少了危化品圖像的處理量，具有快速、準確、高效的特點。

技術領域

本發明涉及一種漂浮危化品檢測預警方法，尤其涉及一種基于近紫外圖像處理的近岸海域漂浮危化品檢測預警方法。

背景技術

隨著世界化學工業的發展，近20年來的危化品運輸量大幅增長。危化品龐大的水上運輸量，增加了重大污染事故的風險。危化品水上泄露事故包括水上運輸事故、港口倉庫意外事故以及工廠排污，具有突發性和偶然性，造成了應急處理的艱巨性，尤其是近岸海域的泄露事故對公共安全具有嚴重的威脅。

目前危化品的檢測研究中，使用較多的是色譜法、分光光度法和電化學法等較為敏感和準確的分析技術。這些方法大多需要精密的儀器、繁瑣的抽樣過程，這限制了它們應用到泄漏事故現場的應急處理上。危險化學品突發事故的現場應急檢測，需要快速確定漂浮危險化學品的位置、泄露面積和分布以采取相應的分級預警及應急處理措施，因而對檢測手段在位置、范圍及分布的信息獲取上的效率上提出了較高要求。

自動化成像檢測技術是一種快速、靈活和安全可靠的技術，在突發事故應急處理、環境監測上具有巨大的潛力和優勢。目前，溢油事故應急檢測方面已有采用成像檢測技術的報道。中國專利CN 106370307 A公布了一種利用垂直偏振與水平偏振的差分熱紅外圖像提取邊緣的水面溢油成像探測方法與裝置；中國專利CN 105844298 A公開了一種基于Fuzzy ARTMAP神經網絡的高光譜溢油影像分類方法；中國專利CN 103236063 A公開一種基于多尺度譜聚類及決策級融合的SAR圖像溢油檢測方法。然而，相對于溢油檢測，危化品(如苯、甲苯、二甲苯等)常為無色液體，與水的顏色差異遠比溢油小，使用常規的圖像處理及分類方法無法進行有效檢測，目前在危化品對海洋環境、尤其是近岸海域影響的分級評價以及監測應急等方面的研究較少，尚缺乏此方面的應急技術。

發明內容

本發明旨在針對現有技術的不足，提供一種基于近紫外圖像處理的近岸海域漂浮危化品檢測預警方法。

本發明的目的是通過以下技術方案來實現的：一種基于近紫外圖像處理的近岸海域漂浮危化品檢測預警方法，該方法包括訓練準備階段和檢測預警階段；

(1)訓練準備階段，包含如下步驟：

(1.1)訓練圖像獲取與合成：使用帶GPS模塊的近紫外成像設備預先獲取近岸海域多處水體的近紫外圖片及其GPS定位信息后，在近岸海域上圍取特定區域的試驗場地，倒入適量待檢測危化品，獲取一定量的危化品實驗圖像，利用獲取的多處水體圖像為背景，漂浮危化品實驗圖像為目標區域在圖像融合生成網絡中生成足量的待訓練近紫外圖像；

(1.2)圖像預處理與標注：對步驟(1.1)中的待訓練近紫外圖像進行統一的光照校正平滑處理后，對所有漂浮危化品區域進行標簽標注；

(1.3)模型訓練：將待訓練近紫外圖像及標注數據輸入深度神經網絡模型中進行模型訓練，獲得危化品的深度學習檢測模型；

(1.4)全景地圖準備：通過聯網或者衛星圖像讀取的方法獲得近岸海域的包含細致地理信息的全景地圖，對全景地圖中的重點保護區域進行位置記錄，并設定重點保護區域的敏感度；

(2)檢測預警階段，包含如下步驟：