【摘要】：由于海洋石油資源開發(fā)造成的溢油事故頻發(fā),石油泄漏成為了海洋最主要的污染源。這不僅對生態(tài)環(huán)境危害巨大,而且對經(jīng)濟造成了巨大的損失。為了及時準確地發(fā)現(xiàn)溢油事故,急需一種有效的測量方法實現(xiàn)水面溢油的快速檢測。結(jié)合條紋圖像的空間頻率特性,本文使用投影儀作為主動光源、CCD探測器作為光電檢測裝置,設(shè)計了主動光條件下的溢油檢測系統(tǒng)。研究中需要解決的問題及相關(guān)技術(shù)有:首先,研究了水面溢油檢測領(lǐng)域的國內(nèi)外相關(guān)文獻,分析對比了不同水面溢油檢測系統(tǒng)和方法的優(yōu)缺點,為系統(tǒng)設(shè)計奠定理論基礎(chǔ)。在熒光技術(shù)、石油物質(zhì)熒光特性的研究基礎(chǔ)上,開展了石油物質(zhì)的熒光光譜實驗,并分析實驗結(jié)果,從而驗證本系統(tǒng)檢測溢油方法的可行性。然后,利用投影儀光源、濾光片、CCD探測器搭建溢油測量的光學平臺,開展低照度暗室實驗。設(shè)計圖像預處理算法并進行算法性能評價,對空間頻率定義、調(diào)制傳遞函數(shù)原理以及測量方法進行深入研究。在MTF傳統(tǒng)測量方法基礎(chǔ)上,對傾斜刃邊法加以改進,并與傳統(tǒng)方法的仿真結(jié)果作對比分析。最后,結(jié)合低照度實驗?zāi)Ｐ?設(shè)計搭建溢油檢測系統(tǒng)進行戶外實驗,并基于VS2010軟件設(shè)計實現(xiàn)圖像數(shù)據(jù)網(wǎng)口傳輸、溢油檢測處理、檢測結(jié)果顯示等功能。利用該系統(tǒng)對不同環(huán)境下的溢油展開檢測研究,分析實驗測量數(shù)據(jù),根據(jù)實際環(huán)境完善水面溢油檢測系統(tǒng)。本文利用所設(shè)計的溢油檢測系統(tǒng)進行了大量實驗。結(jié)果表明,本文改進的傾斜刃邊法在精度、穩(wěn)定性、信噪比指標上均優(yōu)于傳統(tǒng)算法。并且該系統(tǒng)成本低、功耗小,能實時、高效、精準地完成水面溢油的檢測。該系統(tǒng)能夠廣泛適用于碼頭、港口等易出現(xiàn)溢油的區(qū)域。
[Abstract]:Due to the frequent oil spills caused by the exploitation of offshore oil resources, oil spills have become the main source of pollution in the ocean. This not only does great harm to the ecological environment, but also causes huge losses to the economy. In order to find the oil spill accident in time and accurately, an effective measurement method is urgently needed to realize the rapid detection of oil spill on the surface of the water. According to the spatial frequency characteristics of fringe image, the oil spill detection system under active light condition is designed by using projector as active light source and CCD detector as photoelectric detector. The problems that need to be solved in the research are as follows: firstly, the related literatures in the field of oil spill detection at home and abroad are studied, and the advantages and disadvantages of different oil spill detection systems and methods are analyzed and compared in order to lay a theoretical foundation for the design of the system. Based on the study of fluorescence technology and fluorescence characteristics of petroleum substances, the fluorescence spectrum experiments of petroleum substances were carried out, and the experimental results were analyzed to verify the feasibility of this system for detecting oil spills. Then, the light source of projector, filter and CCD detector are used to set up the optical platform for oil spill measurement, and the experiment of low illuminance dark chamber is carried out. The image preprocessing algorithm is designed and the performance of the algorithm is evaluated. The definition of spatial frequency, the principle of modulation transfer function and the measurement method are deeply studied. Based on the traditional MTF measurement method, the inclined edge method is improved, and the simulation results are compared with the traditional method. Finally, combined with the low illumination experimental model, the oil spill detection system is designed and built for outdoor experiments. Based on the VS2010 software, the image data network port transmission, oil spill detection processing, detection results display and other functions are designed and implemented. The system is used to detect oil spills in different environments, analyze the experimental data, and perfect the oil spill detection system on water surface according to the actual environment. In this paper, a large number of experiments have been carried out by using the designed oil spill detection system. The results show that the improved slant edge method is superior to the traditional algorithm in accuracy, stability and signal-to-noise ratio (SNR). The system has the advantages of low cost, low power consumption, real-time, efficient and accurate detection of oil spill. The system can be widely used in wharf, port and other areas where oil spills are easy to occur.
【學位授予單位】：南京理工大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2017
【分類號】：O657.3;TP391.41

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