[发明专利]一种基于偏振差分放大图像处理的漂浮危化品检测方法

说明书

本发明公开了一种基于偏振差分放大图像处理的漂浮危化品检测方法，获取多个角度的偏振光方向的漂浮危化品图像，对图像进行RGB三通道分离，选取平均灰度值最大与最小的蓝色通道图进行差分放大，获得偏振差分放大图像；采用边缘检测分割法对偏振差分放大图像进行边缘识别，利用根据漂流方向的定向拟合法拟合不封闭边缘，提取所有连通区域；获取所有连通区域的偏振图像特征参数，利用神经网络模型训练法，实现危化品区域与其它近似区域的分类；本发明充分利用了无色危化品的偏振特征以及扩散形状特征，创造性地克服了漂浮危化品因为无色而难以进行成像检测的难题，为危化品水上运输突发事故的应急检测以及偷排现象监测提供了快速有效的解决途径。

技术领域

本发明涉及一种漂浮危化品检测方法，尤其涉及一种基于偏振差分放大图像处理的漂浮危化品检测方法。

背景技术

随着世界化学工业的发展，近20年来的危化品运输量大幅增长。危化品庞大的水上运输量，增加了重大污染事故的风险。危化品水上泄露事故主要来源于水上运输事故以及工厂排污，具有突发性和偶然性，造成了应急处理的艰巨性，对生态系统以及公共安全带来了严重的潜在威胁。

目前危化品的检测研究中，使用较多的是色谱法、分光光度法和电化学法等较为敏感和准确的分析技术。这些方法大多需要精密的仪器、繁琐的抽样过程，这限制了它们应用到泄漏事故现场的应急处理上。危险化学品突发事故的现场应急检测，需要快速确定漂浮危险化学品的位置、泄露面积和分布以采取相应的分级预警及应急处理措施，因而对检测手段在位置、范围及分布的信息获取上的效率上提出了较高要求。

自动化成像检测技术是一种快速、灵活和安全可靠的技术，在突发事故应急处理、环境监测上具有巨大的潜力和优势。目前，溢油事故应急检测方面已有采用成像检测技术的报道。中国专利CN 106370307 A公布了一种利用垂直偏振与水平偏振的差分放大热红外图像提取边缘的水面溢油成像探测方法与装置；中国专利CN 105844298 A公开了一种基于Fuzzy ARTMAP神经网络的高光谱溢油影像分类方法；中国专利CN 103236063 A公开一种基于多尺度谱聚类及决策级融合的SAR图像溢油检测方法。然而，相对于溢油检测，危化品(如苯、甲苯、二甲苯等)常为无色液体，与水的颜色差异远比溢油小，使用常规的图像处理及分类方法无法进行有效检测，其有效的成像检测技术目前在国内外的研究中鲜有报道。

发明内容

本发明旨在针对现有技术的不足，提供一种基于偏振差分放大图像处理的漂浮危化品检测方法。

本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：一种基于偏振差分放大图像处理的漂浮危化品检测方法，该方法包括以下步骤：

(1)获取多个角度的偏振光方向的漂浮危化品图像；

(2)获取偏振差分放大图像：将各个角度的偏振光方向图像进行RGB三通道分离，选取各个角度的偏振光方向图像中平均灰度值最大与最小的蓝色(B)通道图进行差分放大，获得偏振差分放大图像；

(3)区域提取：采用边缘检测分割法对偏振差分放大图像进行边缘识别，并利用根据漂流方向的定向拟合法拟合不封闭边缘，提取所有连通区域；所述定向拟合法具体为：首先通过连续获取同一水域位置的两张图片，从第一张图片中提取特征点，并统计第二张图片中与第一张图片所提取特征点的相似度最大的点位置，将这些点位置映射标记于第一张图中，由特征点指向映射标记点的方向即为水域漂流方向，对边缘识别结果中的所有残缺边缘使用基于椭圆拟合法进行拟合，其中所拟合的椭圆弧的短轴方向为水域漂流方向，当水域处于无明显漂流方向的静止状态时，以圆拟合法拟合残缺边缘；

(4)区域分类：获取步骤(3)提取的所有连通区域的偏振图像特征参数，利用神经网络模型训练法，实现危化品区域与其它近似区域的分类；