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专利号: 2019111832076
申请人: 浙江海洋大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
专利领域: 计算;推算;计数
更新日期:2024-01-05
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种海上溢油漂移轨迹溯源方法,其特征在于,所述溯源方法包括如下步骤:(1)根据卫星图像反演获取某时刻溢油中心点地理坐标;

(2)获取数值回报的历史海面风场与流场参数,以反演的某时刻溢油中心点地理坐标为初始位置,利用油粒子模型回溯溢油漂移轨迹;

(3)判断前一时刻卫星反演的溢油中心点地理坐标与模型回溯至该时刻的溢油漂移轨迹点地理坐标偏差是否大于预设阈值,当两种溢油点地理坐标偏差小于或等于预设阈值时,确定模型回溯的溢油漂移轨迹为真实漂移轨迹;

(4)在反向时间轴各前推时间点上执行步骤(1)、步骤(2)和步骤(3),在回溯至溢油事故发生时间点时持续纠正模型回溯的溢油漂移轨迹,并通过可视化系统将海上溢油漂移轨迹回溯结果进行直观展示;

所述步骤(1)根据卫星图像反演获取某时刻溢油中心点地理坐标,包括:利用二维最大类间方差法对某时刻卫星图像进行灰度分割;对分割的图像进行亮度计算;对分割的图像进行阈值分割,获取某时刻溢油中心点地理坐标;

根据卫星图像反演获取某时刻溢油中心点地理坐标方法为:获取星载合成孔径雷达海洋图像,选取高斯模型作为概率密度函数;高斯分布依靠合成孔径雷达海洋图像的概率密度函数给出,并把合成孔径雷达海洋图像作为参考窗口,统计计算各个图像像素单元灰度的均值μi和标准差σi,作为合成孔径雷达海洋图像高斯分布参数,以确定合成孔径雷达海洋图像第i单元的概率密度函数,即:计算像素单元检测阈值,检测溢油;所述步骤(2)获取数

值回报的历史海面风场与流场参数,以反演的某时刻溢油中心点地理坐标为初始位置,利用油粒子模型回溯溢油漂移轨迹,包括利用油粒子模型将油膜进行粒子化分割,对每个油粒子进行编号和标记;

获取溢油事故发生时间点,以获取卫星图像的某时刻为起点构建反向时间轴;

获取数值回报的历史海面风场与流场参数,沿反向时间轴跟踪每个油粒子在海面风场和流场作用下发生的漂移,回溯溢油的漂移轨迹;

所述步骤(3)判断前一时刻卫星反演的溢油中心点地理坐标与模型回溯至该时刻的溢油漂移轨迹点地理坐标偏差是否大于预设阈值,包括:获取某时刻卫星图像的前一时刻卫星图像,反演获取溢油中心点地理坐标;

获取油粒子模型回溯至前一时刻的溢油漂移轨迹点地理坐标;

计算溢油中心点地理坐标与回溯的溢油漂移轨迹点地理坐标之间的距离;

当两种溢油点地理坐标之间的距离小于或等于预设阈值,确定溢油点的地理坐标为真实的溢油点。

2.一种海上溢油漂移轨迹溯源可视化系统,其特征在于,所述海上溢油漂移轨迹溯源可视化系统,包括:溢油反演模块、溢油回溯模块、阈值判定模块和轨迹显示模块;

所述溢油反演模块,用于根据卫星图像反演获取某时刻溢油中心点地理坐标;所述溢油回溯模块,获取数值回报的历史海面风场与流场参数,以反演的某时刻溢油中心点地理坐标为初始位置,利用油粒子模型回溯溢油漂移轨迹;所述阈值判定模块,判断前一时刻卫星反演的溢油中心点地理坐标与模型回溯至该时刻的溢油漂移轨迹点地理坐标偏差是否大于预设阈值,当两种溢油点地理坐标偏差小于或等于预设阈值时,确定油粒子模型回溯的溢油漂移轨迹为真实漂移轨迹;所述轨迹显示模块,在反向时间轴各前推时间点上调用阈值判定模块,持续纠正油粒子模型回溯的溢油漂移轨迹并进行可视化;

所述溢油反演模块包括:灰度分割子模块、亮度计算子模块和阈值分割子模块;

灰度分割子模块,针对所述某时刻包含溢油区域的卫星图像的概率密度函数给出高斯分布,并把整幅卫星图像作为参考窗口,计算卫星图像中各图像像素单元灰度的均值和标准差,将所述灰度的均值和标准差确定为所述卫星图像的高斯分布参数;

亮度计算子模块,用于根据所述卫星图像的高斯分布参数确定所述卫星图像任一图像像素单元的概率密度函数,统计计算所述卫星图像中各个图像像素单元图像亮度的均值和标准差,将图像亮度的均值和标准差确定为所述卫星图像的概率密度函数参数;

阈值分割子模块,用于将预设虚警概率及所述卫星图像的概率密度函数参数,代入概率密度函数中,得到图像分割阈值,依据所述分割阈值再对所述卫星图像进行分割,得到溢油区域及中心点地理坐标;所述溢油回溯模块还包括反演结果获取子模块、回溯结果获取子模块、距离计算子模块和溢油点确定子模块,反演结果获取子模块用于获取某时刻卫星图像的前一时刻卫星图像,反演获取溢油中心点地理坐标;

回溯结果获取子模块,用于获取油粒子模型回溯至前一时刻的溢油漂移轨迹点地理坐标;

距离计算子模块,计算两种溢油点地理坐标之间的距离;

溢油点确定子模块,用于当两种溢油点地理坐标之间的距离小于或等于预设阈值,确定模型回溯的溢油漂移轨迹为真实漂移轨迹;

所述轨迹显示模块,包括轨迹纠正子模块和轨迹可视化子模块;

轨迹纠正子模块,在反向时间轴各前推时间点上调用阈值判定模块,持续纠正油粒子模型回溯的溢油漂移轨迹;

轨迹可视化子模块,将回溯的溢油漂移轨迹进行可视化显示。

3.如权利要求2所述的海上溢油漂移轨迹溯源可视化系统,其特征在于,所述溢油回溯模块,包括粒子分割子模块、反向时间轴构建子模块和溢油漂移轨迹回溯子模块;

粒子分割子模块,利用油粒子模型将油膜进行粒子化分割,对每个油粒子进行编号和标记;

反向时间轴构建子模块,获取溢油事故发生时间点,以获取卫星图像的某时刻为起点构建反向时间轴;

溢油漂移轨迹回溯子模块,获取数值回报的历史海面风场与流场参数,沿反向时间轴跟踪每个油粒子在海面风场和流场作用下发生的漂移,回溯溢油的漂移轨迹。