[发明专利]一种基于光谱成像技术的海上溢油检测方法

权利要求书

1.一种基于光谱成像技术的海上溢油检测方法，其特征在于，步骤如下：

S01，配置油水混合液的参考样本

按照不同厚度和不同的种类对油水混合液的样品进行配置，所述的油水混合液厚度为0.1—4.0毫米；

S02，建立参考样本光谱数据库

对步骤01中的样本进行光谱的探测，然后将这些样本光谱以数据库的形式储存起来，并为每条数据打上“种类”和“油厚”两个标签，“种类”标签用于待测溢油样本种类的鉴定，“油厚”的标签用于待测溢油样本油厚的预测；

S03，读入待测数据立方

通过傅里叶变换成像光谱仪获得待测样本的数据立方，所述的数据立方包括二维的灰度图像和一维的光谱数据；

S04，溢油种类鉴定

采用基于光谱匹配的方法对待测样本进行溢油种类的鉴定，选定待测样本二维灰度图像的某一像素，提取出对应于该像素的光谱，遍历步骤02建立的光谱数据库，将该像素的光谱与数据库中的每一条光谱进行夹角余弦值的计算，通过比较选出余弦值最大的一个种类，若该余弦值大于预先设定的阈值，则认为溢油与该样本属于同一个油种；

S05，油厚预测

根据参考样本光谱数据库中的光谱数据以及参考样本对应的“油厚”标签通过最小二乘法求解出光谱数据与油厚大小直接的线性关系，然后将此线性关系应用到待分析光谱数据上，进而算出待测样本某一像素处溢油的油厚：

将参考样本光谱看作一个矩阵，将标签“油厚”看作矩阵，建立方程组，求解出该方程组的最小二乘解，则待测样本的油厚；其中m为样本个数，n为光谱维度，为光谱和油厚之间的线性映射关系，为待测样本光谱;

S06，溢油量计算

根据单个像素对应溢油的油厚值，结合二维灰度图像的空间分辨率大小计算出单个像素所对应溢油区域的溢油体积: 溢油量/像素=像素面积×油厚，对于整张图像，将所有像素对应区域的溢油体积相加即可得到该图像覆盖区域的溢油量。

2.根据权利要求1所述的一种基于光谱成像技术的海上溢油检测方法，其特征在于，所述的步骤S04和S06中采用手选的光谱特征作为新的光谱向量进行定性和定量分析。

3.根据权利要求2所述的一种基于光谱成像技术的海上溢油检测方法，其特征在于，所述的步骤具体为：选取光谱吸收峰的位置、宽度、峰值、吸收峰面积以及吸收峰左右两侧面积的比值等光谱特征组合成新的光谱向量，在新的光谱向量上运用SAM和最小二乘法分别进溢油的定性定量分析。

4.根据权利要求3所述的一种基于光谱成像技术的海上溢油检测方法，其特征在于，所述的SAM方法具体为：将参考光谱和待分析光谱看作等维度的两个向量，用其内积除以模的乘积得到两个向量夹角的余弦值，若该值大于设定的阈值则认为两个光谱来源于同一油种。