[发明专利]一种基于红外图像处理的近海岸发电站温排水环境检测装置和方法

说明书

本发明公开了一种基于红外图像处理的近海岸发电站温排水环境检测装置和方法，包括无人机、无线电台以及工控机，无人机上搭载红外热成像仪、控制模块、伺服电机，伺服电机的转轴上安装转轮，转轮上缠绕绳索，绳索的一端固定在转轮上，绳索的另一端固定有测温仪，测温仪与工控机连接，伺服电机和红外热成像仪均与控制模块相连，控制模块与无人机的飞控系统相连，无线电台与工控机相连，无人机上的无线电台与地面上另一无线电台建立通讯关系。该方法通过前期的深度学习神经网络的训练得到发电站温排水关键测温点，然后进行定点精确测温，得到实际的点测温为发电站的环保提供了数据并大大降低了实际工作量，具有快速、准确、高效的特点。

技术领域

本发明属于水面测温技术领域，尤其涉及一种基于红外图像处理的近海岸发电站温排水环境检测装置和方法。

背景技术

当今时代的各种生产生活都与水息息相关，在开发和利用水体资源的过程中，人类的活动不可避免的会对水体带来污染和破坏。随着社会环保意识的提高，人们对水体的保护要求也越来越高，无论是河流、湖泊以及近海岸水体。对于人类生产活动对水体产生影响，尤其是近海岸的发电站的温排水对近海岸水体产生很大的影响，近海岸海水表面温度对研究气象变化、海洋资源变化、鱼类生长规律、水声传播及探索湾流踪迹等都有重要的意义。

目前水面的温度接触式测量有使用船只进行水面采集监测或投放浮标且测量区域比较盲目需测取大量的数据进行分析，这两种方式的成本均较大，耗时长且需考虑被测水域的实际情况。而本发明提出的一种基于红外图像处理的近海岸发电站温排水环境检测方法，则可以预先通过深度学习神经网络模型训练获得感兴趣的目标待测温点，然后通过无人机载收放机构方便、快捷的将测温仪投放至水面测得实际温度并进行实时传输后快速收回，实现了利用无人机进行水面的定点接触式测温。

发明内容

本发明旨在针对现有技术的不足，提出一种无人机水面温度测量领域，具体涉及一种基于红外图像处理的近海岸发电站温排水环境检测装置和方法。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种基于红外图像处理的近海岸发电站温排水环境检测装置，包括无人机、无线电台以及工控机，无人机上搭载红外热成像仪、控制模块和伺服电机，伺服电机的转轴上安装转轮，转轮上缠绕绳索，绳索的一端固定在转轮上，绳索的另一端固定有测温仪，测温仪与工控机连接，伺服电机和红外热成像仪均与控制模块相连，控制模块与无人机的飞控系统相连，无线电台与工控机相连，无人机上的无线电台与地面上另一无线电台建立通讯关系，地面上的无线电台与电脑端连接。

本发明的第二目的是提供一种基于红外图像处理的近海岸发电站温排水环境检测方法，该方法在上述的装置中实现，该方法：

(1)训练准备阶段：

(1.1)无人机在发电站温排水区域进行航拍，获得带GPS信息的红外图像，以红外图像温度差异区域在图像融合生成网络中生成待训练的红外图像；

(1.2)对步骤(1.1)待训练的红外图像进行几何校正平滑处理，对所有温度差异区域进行标签标注；

(1.3)将待训练的红外图像及标注数据输入深度神经网络模型中进行模型训练，获得红外图像温度点的深度学习检测模型；

(1.4)通过卫星图像或google地球获取发电站近海岸区域地理信息的全景地图，根据深度学习检测模型中的结果对全景地图的温排水温度差异区域进行GPS位置投放标记点的生成；(2)收放阶段：

(2.1)无人机飞到深度学习检测模型得到的GPS位置标记投放点上；

(2.2)GPS信号触发伺服电机工作，伺服电机带动转轮转动，释放绳索，将测温仪投放至水面上，伺服电机停止；

(2.3)无人机悬浮停留，当测温仪完成固定点的测温并将温度保存传输后，伺服电机反向转动带动转轮将测温仪收回；