[發明專利]基于高分辨率光學遙感圖像的外浮頂油罐儲量分析方法

有效

• 申請號: 202011076541.4
• 申請日: 2020-10-10
• 公開（公告）號: CN112200858B
• 公開（公告）日: 2022-09-27
• 發明（設計）人: 特日根;張賀峰;李想;劉欣悅
• 申請（專利權）人: 長光衛星技術股份有限公司
• 主分類號: G06T7/62
• 分類號: G06T7/62;G06V10/28;G06V10/44;G01F22/00
• 代理公司: 長春眾邦菁華知識產權代理有限公司 22214
• 代理人: 寧曉丹

基于高分辨率光學遙感圖像的外浮頂油罐儲量分析方法涉及圖像分析技術領域，解決了現有測量精度不足的問題，步驟包括：對包含油罐的圖像進行旋轉；對圖像放大陰影區域特征和減弱非陰影區域特征，轉化為灰度圖像；選取灰度圖像中能夠用于識別灰度圖像中油罐陰影區域的二值化閾值點集合；對二值化閾值點集合中每個二值化閾值點對應的二值化圖像進行修正；將所有修正后的二值化圖像進行疊加，重復度超過一定值的區域為有效陰影區域；測量外浮頂油罐內外陰影長度；根據外浮頂油罐內外陰影長度比例及油罐總儲量計算當前時刻油罐儲油量。本發明有效解決陰影外圍背景復雜以及陰影區域內地物多樣化對油罐陰影識別的準確度，有效地提高了算法的通用性。

技術領域

本發明涉及光學遙感圖像處理與分析技術領域，具體涉及基于高分辨率光學遙感圖像的外浮頂油罐儲量分析方法。

背景技術

隨著遙感衛星相關技術的發展與進步，衛星圖像的分辨率、拍攝頻率都得到顯著提高，為圖像解譯工作提供了更多、更可靠的數據支持。原油作為重要的戰略物資，對國家經濟、軍事發展起著舉足輕重的作用。因此，及時的監測原油儲油區，預估世界各地原油儲備量，預測原油發展趨勢，對我國原油采購、運輸及存儲措施均有指導意義，也是我國經濟發展的重要環節。外浮頂油罐作為原油的主要儲存設施，通過遙感技術對其信息進行提取與分析是是一種掌握國家經濟實力、制定戰略決策的重要手段。

通過遙感技術對外浮頂油罐的儲量進行測算工作主要分為兩部分，即對其內外陰影檢測和測量。關于油罐陰影檢測，主要方法是通過設定的閾值對陰影進行提取，而閾值的設定可圍繞陰影區域的共性特征(陰影的亮度、紋理、邊緣、光譜特征)展開。在早期的研究中，通過圖像灰度直方圖中的雙峰或多峰分布情況，選取閾值。由于圖像中水體和黑色地物的灰度值與陰影區域灰度值較為接近，因此這種方法的適用性比較有限。有研究人員提出了基于紋理分形的陰影檢測方法，根據紋理分析中的共生矩陣以及其紋理指數實現了影像中陰影區域的自動檢測，但是這種提取方式計算量較大。陰影檢測還可以通過檢測陰影邊緣特征的方式進行，但此方法對于油罐周圍復雜地物的適用性有限，不能有效的剔除無用陰影。通過不同顏色空間各分量間的數值運算也可以實現對陰影的檢測，例如在HSI顏色空間中，可以將亮度I分量與飽和度分量S相減，對陰影區與非陰影區域進行分離。也有研究人員根據HSI顏色空間各分量性質，結合最大類間方差閾值法進行陰影區域和非陰影區域的分離。有研究人員在HSI顏色空間中，通過對各個色調、亮度、飽和度分量進行分析，運用比值歸一化的思想構建了陰影檢測指標。有研究人員對RGB波段進行主成分分析，通過第一主成分、分量I和分量S構造了比值型陰影檢測指數。

但以上方法均無法對油罐的銹蝕、管道陰影、圍墻陰影等情況進行甄別剔除?；陉幱霸诜强梢姽庾V段的光譜特性，還可以通過高光譜及其譜段間的運算對陰影區域進行檢測，但是全球高光譜衛星數量有限，影像采集頻次目前還無法滿足對儲油量變化監測的頻次要求。

在關于油罐陰影長度測量的研究中，現有研究人員將提取出的陰影矢量化，利用平行直線來測量出建筑物陰影的實際長度。有人利用面向對象方法提取陰影區域，從而來估算建筑物的高度。有研究人員利用數學形態和面向對象分類的思想提取建筑物陰影，從而估計建筑物高度估計。有研究人員通過多波段光譜差異來提取陰影區域，使用像元法計算出陰影長度，進而反求出建筑物的高度。油罐陰影長度測量的主要難點在于油罐陰影的形狀為弧形，而上述方法大部分圍繞建筑物的矩形陰影展開，并不適用于油罐陰影。同時衛星拍攝時存在側擺角，導致其陰影基本為非對稱圖形，因此上述方法的測量精度均有限。

發明內容

為了解決現有外浮頂油罐儲量分析方法的測量精度有限的問題，本發明提供基于高分辨率光學遙感圖像的外浮頂油罐儲量分析方法。

本發明為解決技術問題所采用的技術方案如下：

基于高分辨率光學遙感圖像的外浮頂油罐儲量分析方法，包括如下步驟：

步驟1、對包含油罐的圖像進行旋轉使油罐外陰影線條方向平行于圖像垂線；