技术特征：
1.一种无人机与无人船联合平台的水上溢油监测系统，其特征在于，包括：无人机溢油检测部，用于获取监测区域的紫外光谱数据和可见光高清影像数据；多源数据处理部，用于基于所述紫外光谱数据和所述可见光高清影像数据，从所述监测区域中确定出可疑溢油区域；联合指挥控制部，用于基于所述可疑溢油区域，生成溢油查证信息，其中，溢油查证信息包含所述可疑溢油区域的位置信息；无人船溢油检测部，用于基于所述溢油查证信息，对所述位置信息对应的可疑溢油区域进行紫外荧光识别，获取紫外荧光数据；所述多源数据处理部，还用于基于所述紫外荧光数据，判断所述可疑溢油区域是否发生溢油，并在所述可疑溢油区域发生溢油时，生成溢油信息，其中，所述溢油信息包含溢油区域的位置信息；预警模块，用于接收所述溢油信息并进行预警。2.根据权利要求1所述的无人机与无人船联合平台的水上溢油监测系统，其特征在于，所述无人机溢油检测部包括无人机、第一云台、机载紫外高光谱成像仪、机载高清摄像仪和无人机通信模块，所述第一云台安装于所述无人机的底端；所述机载紫外高光谱成像仪和所述机载高清摄像仪安装于所述第一云台上，分别用于获取监测区域反射的紫外光谱数据和可见光高清影像数据；所述无人机通信模块，安装在所述无人机的顶端，用于将所述紫外光谱数据和所述可见光高清影像数据发送给所述多源数据处理部。3.根据权利要求2所述的无人机与无人船联合平台的水上溢油监测系统，其特征在于，所述无人船溢油检测部包括无人船、无人机起落平台、挂载装置、紫外荧光溢油监测装置和无人船通信模块，所述无人机起落平台安装在所述无人船的船体上，用于所述无人机的起降；所述挂载装置安装于所述无人船的船舷一侧；所述紫外荧光溢油监测装置包括紫外激发光源和可见光高光谱仪，所述紫外激发光源和所述可见光高光谱仪安装于所述挂载装置上的第二云台上，用于通过所述紫外激发光源照射所述可疑溢油区域，并通过所述可见光高光谱仪获取紫外荧光数据；而无人船通信模块安装在无人船的顶端，用于将紫外荧光数据发送给多源数据处理部。4.根据权利要求3所述的无人机与无人船联合平台的水上溢油监测系统，其特征在于，所述紫外激发光源为高强度紫外线射灯，所述可见光高光谱仪为紫外-可见光高光谱仪，所述高强度紫外线射灯，垂直于水面安装，用于向水面发射脉冲式紫外线；所述紫外-可见光高光谱仪，与所述高强度紫外线射灯水平平行安装，其镜头指向与水面垂直，用于接收和测量受紫外线激发而产生的荧光信号，得到所述紫外荧光数据。5.根据权利要求3～4中任一项所述的无人机与无人船联合平台的水上溢油监测系统，其特征在于，所述多源数据处理部，具体用于：对所述紫外光谱数据进行中值滤波处理，再利用kittle二值化算法对处理后的所述紫外光谱数据进行阈值分割以获得对应的二值图像，其中，将亮度值达到分割阈值的像元赋
值为像素值255，将亮度值未达到分割阈值的像元赋值为像素值0；确定出此二值图像中像素值255的像元所占的比例，并在此比例达到设定比例时，确定满足第一条件，从而基于所述二值图像中像素值255的像元确定出对应的可疑溢油区域；对所述可见光高清影像数据进行图像识别，确定所述可见光高清影像数据中是否存在可能发生溢油的图像区域，并在存在可能发生溢油的图像区域时，确定满足第二条件，并基于此图像区域确定出对应的可疑溢油区域；若满足所述第一条件和/或所述第二条件，确定所述监测区域中可能存在溢油，而可能发生溢油的区域则为其各自对应的可疑溢油区域。6.根据权利要求5所述的无人机与无人船联合平台的水上溢油监测系统，其特征在于，所述多源数据处理部，具体用于：从所述紫外荧光数据中确定出所述可疑溢油区域的荧光强度，并在所述可疑溢油区域的荧光强度大于设定荧光强度时，确定所述可疑溢油区域发生溢油。7.根据权利要求6所述的无人机与无人船联合平台的水上溢油监测系统，其特征在于，所述多源数据处理部，还用于：通过模式识别，对所述无人船获取的多组紫外荧光数据进行聚合分类，得到最具典型的一类荧光光谱；将该类荧光光谱与光谱数据库进行比对，从光谱数据库中确定出与之最相似的目标光谱，所述目标光谱对应的油品即为溢油区域发生溢油的目标油品种类，进一步确定出此目标油品种类所对应的目标油膜厚度；对应的，所述溢油信息还包含溢油区域的目标油品种类和目标油膜厚度。8.根据权利要求6所述的无人机与无人船联合平台的水上溢油监测系统，其特征在于，所述多源数据处理部，还用于：利用紫外光谱数据，计算溢油面积：a
oil
＝δ
×
n，其中，a
oil
表示溢油面积，δ为地面分辨率，n为处理后的所述紫外光谱数据经过kittler二值化后得到的二值图像中像素值255的像元个数；对应的，所述溢油信息还包含溢油区域的溢油面积。9.一种基于权利要求3～8中任一项所述的无人机与无人船联合平台的水上溢油监测系统的水上溢油监测方法，其特征在于，包括：s1：控制所述无人机以飞行模式飞往监测区域，到达所述监测区域后控制所述无人机打开巡航模式，以最低耗能的方式实现对所述监测区域的大范围溢油监测覆盖；s2：通过所述机载紫外高光谱成像仪，获取所述监测区域的紫外光谱数据；s3：通过所述机载可见光高清摄像仪，获取所述监测区域的可见光高清影像数据；s4：利用所述多源数据处理部，基于所述紫外光谱数据和所述可见光高清影像数据，对所述监测区域进行溢油检测；s5：若基于所述紫外光谱数据和所述可见光高清影像数据均未检测出溢油，则判定此监测区域未发生溢油，跳转到s1并执行，进入下一监测区域；s6：若基于所述紫外光谱数据和所述可见光高清影像数据的任一溢油监测结果确定为可能发生溢油，则基于此监测区域确定出可疑溢油区域；
s7：通过联合指挥控制部生成包含所述可疑溢油区域的位置信息的溢油查证信息，并指挥所述无人船按照该可疑溢油区域的位置信息驶往此可疑溢油区域；s8：通过所述紫外激发光源照射所述可疑溢油区域，并通过所述可见光高光谱仪获取紫外荧光数据；s9：再利用所述多源数据处理部，基于所述紫外荧光数据，判断所述可疑溢油区域是否发生溢油，并在所述可疑溢油区域发生溢油时，基于所述紫外荧光数据确定出溢油区域的目标油品种类和目标油膜厚度，基于所述紫外光谱数据计算溢油面积，并生成包含溢油区域的位置信息、溢油面积、目标油品种类和目标油膜厚度的溢油信息；s10：溢油信息被发送给所述预警模块，所述预警模块启动声光报警器开始预警。
技术总结
本申请提供一种无人机与无人船联合平台的水上溢油监测系统及方法，系统包括：无人机溢油检测部，用于获取监测区域的紫外光谱数据和可见光高清影像数据；多源数据处理部，用于基于紫外光谱数据和可见光高清影像数据，从监测区域中确定出可疑溢油区域；联合指挥控制部，用于基于可疑溢油区域，生成溢油查证信息；无人船溢油检测部，用于基于溢油查证信息，对位置信息对应的可疑溢油区域进行紫外荧光识别，获取紫外荧光数据；多源数据处理部，还用于基于紫外荧光数据，判断可疑溢油区域是否发生溢油，并在可疑溢油区域发生溢油时，生成溢油信息，其中，溢油信息包含溢油区域的位置信息；预警模块，用于接收溢油信息并进行预警。用于接收溢油信息并进行预警。用于接收溢油信息并进行预警。
技术研发人员：张艺蔚 张涛 毛志华 丁睿彬 邬宾杰 张登 金颖
受保护的技术使用者：自然资源部第二海洋研究所
技术研发日：2022.01.14
技术公布日：2022/4/29