更全的杂志信息网

海底沉油识别与定位方法

更新时间:2016-07-05

海上石油运输船只、海洋石油平台等会产生油品泄漏事故,因油水密度比、湍流、沉积过程中油水相互作用等因素的不同,泄漏的原油以漂浮、悬浮、沉底3种状态存在。尤其对油水密度比较大、湍流作用较弱、沉积过程相互作用较小的海上泄漏原油而言,非常容易形成海底沉油。

海底沉油形成之后,在波浪、水动力等作用下还会产生移动,对海底生态环境、海洋水产养殖等有着重要的影响作用[1],如何对这部分原油进行快速识别和定位,以便为海洋溢油应急处置工作提供数据支持和决策支持,是水下溢油应急不可缺少的环节之一。

1 方法

采用声呐技术对海底沉油进行识别和定位[2],其关键环节在于声呐图像的二次处理。采用船载或水下航行器搭载声呐设备对疑似溢油污染海域及其周边区域进行扫描,得到回波反射数据,然后进行处理和显示[3];对海底沉油的声呐图像初步筛选结果进行二次处理,即针对海底沉油的特点,采用图像增强和图像边缘锐化等算法,由此在声呐图像上得到海底沉油的精细显示;最后,根据声呐图像的声呐反射特征,结合周围环境,对海底沉油进行识别和定位,由此达到借助声呐图像对海底沉油进行识别和描述的目的。

1)对所设计的智能调控装置机械结构进行有限元静力学分析及结构优化。初始叶片厚度1 mm的时其质量为18.4 kg,安全系数为54.13,考虑到加工成本及质量增加,经结构优化后叶片厚度为0.5 mm,质量为12.09 kg,相比减轻34.54%,且安全系数为20。

在声呐图像二次处理的过程中,图像增强和图像边缘锐化两种方法在海底沉油的有效识别中发挥着重要的作用。

1.1 基于灰度变换的图像增强算法

根据梯度值来返回像素值,如将梯度值大的像素设置成白色,梯度值小的设置为黑色,就可提取出边缘,或加强梯度值大的像素灰度值,由此突出细节,达到图像边缘锐化的目的。

对数变换,是指输出图像的像素点的灰度值与对应的输出图像的像素灰度值之间为对数关系,其一般公式为:

(1)

式中:abc为可以选择的参数;f(x,y)+1是为了避免对0求对数,确保ln [f(x,y)+1]≥0。当f(x,y)=0时,ln [f(x,y)+1]=0,则y=aay轴上的截距,确定变换曲线的初始位置的变换关系;bc两个参数确定变换曲线的变换速率。

通过对数变换,扩展了低灰度区,压缩了高灰度区,能使低灰度区的图像较清晰地显示出来,由此达到图像增强的目的。

1.2 基于微分算法的图像边缘锐化算法

在声呐图像预处理过程中需要图像平滑,因为图像平滑过程中高频分量被衰减,容易出现图像模糊的现象,为此需要进行图像边缘锐化,即对图像进行微分运算,就可达到使图像变清晰的目的[5-6]

根据海底地形的起伏变化及海底底质的特点,结合周围施工和操作环境,在经过二次处理的声呐图像上对海底沉油进行识别,并根据声呐图像识别结果,结合船载声呐GPS定位,确定其位置,并对海底沉油的分布情况进行识别和描述。

5.统计学处理:采用SPSS 23.0统计软件进行分析,计量资料以均数±标准差表示,组间比较采用t检验;资料非正态分布组间比较采用Mann-Whitney U检验,以P<0.05表示差异有统计学意义。

图像f(x,y)在点(x,y)处的梯度G[f(x,y)]定义为一个二维列矢量。

(2)

1.3.3 镇静评估及不良事件发生率情况 于T0~T4时点采用Ramsay评分评价术中镇静情况。Ramsay镇静评分标准:1分为清醒,患者有焦虑、不安或烦躁;2分为清醒,患者合作、定向力良好或安静;3分为嗜睡,患者仅对命令有反应;4分为浅睡眠状态,患者对轻叩眉间或强声刺激反应敏捷;5分为睡眠,患者对轻叩眉间或者强声刺激反应迟钝;6分为深睡眠状态,患者对轻叩眉间或者强声刺激无任何反应。其中,1分为镇静不足,2~4分为镇静满意,5~6分为镇静过度。观察围手术期间不良事件发生率情况,包括呼吸抑制、血压下降、恶心呕吐、咳嗽和躁动。

(3)

A:用心、努力、自信、坚持,就是这八个字。我认为做企业,没有笨和聪明之分,只要用心去做,困难都会迎刃而解。另外,思维别乱,要想好自己到底要做什么,想法不要太多。再有就是,不要轻易地被社会的快节奏所“诱惑”,做事一定要踏踏实实,不能急于求成。

梯度大的幅值即模值,为

(4)

由梯度计算公式可知,在图像灰度变化较大的边沿区域其梯度值大,在灰度变化平缓的区域梯度值较小,而在灰度均匀的区域其梯度值为零。

图像增强采用灰度变换的方法,是一种基于点操作的图像增强方法,将每一个像素的灰度值按照一定数学变换公式转换为一个新的灰度值,如增强处理中的对比度,一般通过曲线拉伸来实现。由于海底沉油在声呐图像上主要集中在低亮度区,因此,采用非线性拉伸中的对数扩展方法[4]

1.3 声呐图像识别

根据海底地形的起伏变化,在地形凸起、凹陷位置正对声波入射的方向,为强回波反射特征;凸起位置的底部及平坦的地面,为弱回波反射特征;凸起和凹陷位置背对声波入射的方向,则无回波反射特征。

根据图像二次处理的结果,结合回波反射特征及其周围环境,对海底沉油进行识别和定位,可知在声波入射角度相差不大的前提下,不同海底地形起伏和不同海底底质特点具有不同的回波反射特征[7]

根据海底底质的特点,坚硬的、粗糙的海底底质具有强回波反射特征;光滑的、柔软的海底底质具有弱回波反射特征。海底沉油的存在,使海底底质变得光滑和柔软,因此,在声呐图像上显示弱回波反射特征。

不稳定型心绞痛(Unstable Angina Pectoris)是介于慢性稳定性心绞痛和急性心肌梗死之间的中间临床综合征[1] 。及时正确选择有效的治疗药物是抑制病情发展的关键。现选择120例不稳定型心绞痛患者,探析疏血通注射液与复方丹参注射液治疗的效果,报道如下。

图1 海底沉油的回波反射特征

对于微分算法,一阶微分运算主要指梯度模运算,图像的梯度模值包含了边界及细节信息。梯度模算子用于计算梯度模值,通常认为它是边界提取算子,具有极值性、位移不变性和旋转不变性。

梯度的方向在f(x,y)最大变化率方向上,方向角可表示为

2 实例

根据上述方法,对某地区的海底沉油进行识别和定位研究。在利用船载侧扫声呐设备对某溢油点及其周围地区进行声呐数据采集和预处理之后,初步筛选声呐图像显示异常的地区进行,然后,对疑似含油区域的声呐图像进行滤波和图像边缘锐化,即进行二次处理。

“要做到客户去找你,而不是你去找客户,这样才能使企业实现长远发展。”夏碎娒的一席话给我们留下了深刻印象。

将增强之后的图像(见图2b))与原始图像(见图2a))进行对比可知,增强之后的图像更为清晰,扩大了像素的对比度,有效改善了图像的视觉效果。在图像增强的基础之上继续进行图像边缘锐化,将边缘锐化之后的图像(见图2c))与原始图像(图2a))进行对比可知,图像边缘和灰度跳变的部分得到增强,轮廓边界得到补偿后显得更为清晰。

经过二次处理之后,结合海底沉油的回波反射特征及周边环境,对海底沉油进行识别和定位。海底沉油在声呐图像上表现为“弱回波反射”特征,声呐特征结合海底地形情况,对海底沉油的分布区域进行确定,结合周边环境中集油罩的安放的位置,确定海底沉油的分布范围,并根据声呐数据采集过程中的GPS定位,定位海底沉油的精确位置。

图2 海底沉油声呐图像二次处理

3 结论

以声呐技术为基础,结合声呐图像二次处理结果、回波反射特征及其周围环境对海底沉油进行识别和描述,具有如下优点:①通过进行二次处理,使海底沉油在声呐图像上的分布轮廓更为清楚,便于根据图像对海底沉油的分布范围进行辨识;②经二次处理之后的声呐图像与海底沉油的回波反射特征及周围环境相结合,用于海底沉油的识别和定位研究,可减少声呐图像识别过程中的多解性;③可以较快地实现海底沉油的识别和定位,为海洋环境应急提供技术服务和决策支持。

基于我国国情,城市社区依然是老年人居住的主要场所,社区居家养老是我国养老的主流,因此,研究在社区养老设施的基础上引入医疗服务功能,具有较大的实践意义.社区中医养结合的实现,重点在如何解决引入医的问题,医比养的服务更专业,医只能依靠专业医疗机构、医务人员的提供.鉴于目前医疗资源的紧缺,笔者认为医养结合需要通过下列3种途径来实现:一是通过整合利用社区医疗资源如社区医院、诊所、医疗服务中心等医疗服务功能;二是依托周边社区医院或大型综合医院,通过依托、引入等方式获取医疗服务;三是通过与综合医院或专业性医院合作等途径获取医疗支持或帮助来实现.

参考文献

[1] 安伟,杨勇,李建伟,等.深水溢油事故防范与应急处理措施探讨[J].中国造船,2012,53(增刊2):458-463.

[2] AI Ling Chew, POH Bee Tong, CHIN Swee Chia. Automatic detection and classification of man-made targets in sidescan sonar images[C].2017 IEEE:126-132.

[3] WANG Lei, LI Minhui, YE Xinfei, et.al. Specific target recognition and segmentation algorithmfor real-time side scan sonar images[C].2015 IEEE:2649-2653.

[4] 朱昊.基于MATLAB图像增强技术研究[J].信息与电脑,2015(9):79-81.

[5] 季永炜.基于微分的数字图像锐化[J].电子世界,2014(12):288-289.

[6] 刘直芳,王运琼,朱敏.数字图像处理与分析[M].北京:清华大学出版社,2006.

[7] LI Baojuan, AN Wei, LI Jianwei,et.al.Application of side scan sonar in the detection of sunken oil in shallow sea[C].CGS/SEG, 2017:886-889.

栗宝鹃,石晓伟,李建伟,安伟,姚永,靳卫卫
《船海工程》 2018年第2期
《船海工程》2018年第2期文献

服务严谨可靠 7×14小时在线支持 支持宝特邀商家 不满意退款

本站非杂志社官网,上千家国家级期刊、省级期刊、北大核心、南大核心、专业的职称论文发表网站。
职称论文发表、杂志论文发表、期刊征稿、期刊投稿,论文发表指导正规机构。是您首选最可靠,最快速的期刊论文发表网站。
免责声明:本网站部分资源、信息来源于网络,完全免费共享,仅供学习和研究使用,版权和著作权归原作者所有
如有不愿意被转载的情况,请通知我们删除已转载的信息 粤ICP备2023046998号