[發明專利]一種基于圖像處理和激光測距溢油面積估計的方法

有效

• 申請號: 201810830805.7
• 申請日: 2018-07-26
• 公開（公告）號: CN109241976B
• 公開（公告）日: 2021-10-22
• 發明（設計）人: 王然;王國慶;趙琪;婁越;趙欣;李鑫;陳棟;方子璇;明磊;王宏杰
• 申請（專利權）人: 中國船舶工業系統工程研究院
• 主分類號: G06K9/46
• 分類號: G06K9/46;G06T7/13;G06T7/194;G06T7/62
• 代理公司: 中國船舶專利中心 11026
• 代理人: 溫振寧

本發明公開一種基于圖像處理和激光測距溢油面積估計的方法，屬于海洋環境污染檢測和海洋安全防護領域。本方法首先通過圖像處理技術快速準確獲得溢油面積的像素值，然后獲取激光測距機轉載在高精度的二維伺服結構的基礎上，根據圖像處理獲得的邊緣情況測量溢油油膜不同位置距離觀測點的真實距離，將溢油面積的像素值和轉換為真實的面積尺寸。再通過相應算法進行面積計算。本發明公開的方法在保證溢油面積估算精度的前提下，由于圖像處理的算法相對比較成熟，易于實現，加上激光測距機的成本也遠低于溢油雷達，大大降低了溢油估算面積的成本，可以對裝備有溢油雷達的船只進行溢油面積估算提供對比依據，有效提升海洋溢油油污的清理和回收效率。

技術領域

本發明屬于海洋環境污染檢測和海洋安全防護領域，具體涉及采用圖像處理和激光測距復合估算溢油面積的方法。

背景技術

隨著人類的海洋活動越來越頻繁，對海洋環境的影響越來越大，關于海洋環境的污染檢測和海洋安全防護越發受到人們的重視。在海洋環境污染事件中，原油和其他成品油的泄漏是最嚴重的污染情況，對溢油的清除和回收一直是解決該類問題的主要手段。為更快捷、高效的進行溢油清除和回收，對溢油面積和體積進行估算是一個十分必要和重要的工作。

傳統估算溢油面積的方法僅限于人工目測估算或者借助于溢油雷達，方法比較單一，且人工目測估算誤差較大。溢油雷達是基于溢油油膜覆蓋區對微波雷達的回波進行衰減，在雷達圖像上顯示為黑色區域繼而通過對黑色區域進行面積統計。借助溢油雷達進行溢油面積估算一定程度上能夠提升估算精度，但溢油雷達的成本較高。而且由于溢油油膜在海水表面分散分布且因厚度不同在雷達圖像顯示上邊緣比較模糊，溢油雷達在統計溢油面積上會有偏差。以前也有采用對溢油油膜成像然后進行圖像分割進行估算溢油面積，但該方法無法與真實物理尺寸相匹配。

基于圖像處理與激光測距復合估算溢油面積的方法，既可以避免因單獨使用圖像處理只能獲得溢油區域的像素面積而無法與實際大小匹配又可以結合激光測距，獲取像素的真實物理尺寸，進而與溢油雷達獲取的溢油面積進行對比和匹配。

發明內容

本專利是為了克服現有技術單一采用溢油雷達的不足，公開一種圖像處理與激光測距復合估算溢油面積的方法，以有效提高對海面溢油的清除和收回工作效率。

一種基于圖像處理和激光測距溢油面積估計的方法，包括以下步驟：

步驟一，將激光測距機和攝像機安裝在同一水平位置高度，激光測距機的初始位置光軸與攝像機的圖像中心調整為處于一條軸上，激光測距機裝載于一高精度二維轉臺；

步驟二，攝像機接受上級目指系統的引導，轉動對海面溢油區域進行成像，實時將圖像傳輸至圖像處理器；

步驟三，圖像處理器對攝像機所成圖像，即溢油油膜成像1進行灰度檢測、對比度增強、圖像分割和邊緣提取，將溢油區域凸顯以達到與海面背景相分離，通過像素統計獲取溢油區域邊緣輪廓點相對于攝像機位置的方位角和俯仰角；

步驟四，將溢油油膜邊緣上相應點轉換為實際空間的坐標，即溢油區域輪廓點的坐標，傳遞至激光測距機所搭載的高精度二維轉臺伺服結構；

步驟五，高精度二維轉臺帶動激光測距機對攝像機獲取的溢油區域邊緣進行逐點測距，記錄回傳的測距數值及計算每兩個點之間的轉臺運動的角度值，設定激光測距機對邊緣特征點a測距時，俯仰角度為α，方位角度初設定為0，測量邊緣特征點b時，伺服方位旋轉了角度β，俯仰角度由α轉變為γ，Aar和Abs由測距機測量，計算abs之間距離的公式如下：

Ba＝Aa*sinα

Bb＝Ab*sinγ