彩色CCD相机测量海上光污染的方法研究
发布时间：2021-11-13 01:21
随着照明技术的发展,许多海滨城市对夜景进行了亮化,但由于一些沿海亮化工程存在照明无序和过度地开发和滥用的现象,导致光污染已入侵到附近水域的船舶夜航光环境,干扰船舶周围水域信号灯的可识别性和船舶驾驶人员的正常瞭望,进而影响船舶的夜航安全。除海滨城市亮化工程外,导致海上光污染的原因还有灯光捕鱼船舶的诱鱼灯以及海上油田的作业照明等。为了监控海上光环境的污染程度,需要对光环境进行测量,但传统的测量工具在测量光环境过程中存在一定的局限性,因此,为了克服传统测量工具的局限性和更好地测量海上光环境参数,提出了基于彩色CCD相机的数字图像研究海上光污染的方法。本文主要工作如下:（1）为了合理地分析海上光污染评价所需要的测量指标,从海上光污染的概念和特点、船舶驾驶人员视觉绩效的影响机理以及光度学和色度学进行了理论分析,得出亮度和色度是评价信号灯可识别性和眩光的重要测量指标。（2）基于CCD相机成像模型分析了相机测量亮度、方位角、立体角以及照度的原理,得出测量海上光环境所需要提取CCD相机图像的参数有RGB值、曝光时间、光圈F以及灰度值等。（3）应用标定实验对CCD相机进行色彩和亮度进行标定,得出基于数码...
【文章来源】：大连海事大学辽宁省 211工程院校
【文章页数】：64 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图１．１?ＮＡＳＡ夜景图??
?彩色ＣＣＤ相机测量海上光污染的方法研究???ＨＩＨｈＩ??图１．２海上钻井平台夜景图??Ｆｉｇ．?１．２?Ｎｉｇｈｔ?ｖｉｅｗ?ｏｆ?ｏｆｆｓｈｏｒｅ?ｄｒｉｌｌｉｎｇ?ｐｌａｔｆｏｒｍ??船舶作为海上运输的载体，在沿岸、进出港、灯光捕鱼船密集等水域夜航时，视觉??瞭望是保障船舶安全航行的主要手段，而当其受到各类照明灯、捕鱼灯以及岸上灯光的??影响时，会导致驾驶人员的正常值班受到影响，从而威胁到船舶的夜航安全。２００８年１??月１日，京杭运河德新市镇航段发生船舶碰撞事故，事后调查分析知，值班驾驶员因受??到岸边强烈灯光的影响而无法识别与其形成对遇局面船舶的号灯，导致无法正确对对遇??局面的船舶进行避让操纵，最终发生碰撞事故［３］；为了减小新加坡海峡夜航光环境中非??助航灯光对船舶夜航安全的影响，２０１０年４月马来西亚、新加坡、印度尼西亚三国政府??联合向ＩＭ？（国际海事组织）航行安全委员会提出提案：为了表明夜航船舶穿越新加坡??海峡的意图，建议其显示垂直三盏环照绿灯，ＩＭＯ航行安全委员会（ＭＳＣ?９１／２２）于２０１２??年１２月批准并通过了该提案［４］：当地时间２０１２年１０月１日２０：２０，香港维多利亚南丫??岛附近海域发生船舶碰撞事故，该事故导致１０１人受伤、３８人死亡，有专家认为导致该??事故发生的原因之一为：当晚维多利亚港正放烟花，且海面船舶较多，灯光较强，影响??船舶驾驶人员对他船号灯的识别，导致未及时采取避让行动而碰撞［３］。??１．１．２研究意义??海上光污染的危害不仅仅局限于对船舶夜航安全的影响，还会对船舶驾驶人员的生??理、心理造成一定影响，甚至会威胁到海洋生物的生态环境和生态平衡，从而影响
光环境为研宄对象，分析海上光环境的特殊性及其对船??舶驾驶人员和船舶夜航安全的影响；结合陆上相关大气散射以及光反射的研究，分析能??见度不良时大气散射以及海面状况良好时水面反射对测量的影响；借鉴相机标定实验，??对测量所选的ＣＣＤ相机的相关参数进行标定实验；得出实验测量值与图像提取值之后，??对亮度误差进行分析，并拟合得出亮度的冋归方程；选取存在可能海上光污染的水域，??以船舶驾驶人员为动视点，对其亮度以及眩光进行测量计算，并分析其信号灯的可识别??性和眩光污染程度。本文的技术路线如图１．３所示。??彩色ＣＣＤ相机测量海上光污染的方法研究???Ｉ海上光污染?缺乏海上光?传统测量光｜??研究背景?—＾?影响船舶夜?污染监测系?环境工具的丨???Ｉ航的安全性?统?局限??????????｜?ＣＣＤ相机测量光环境?｜??研宂现状?一—Ｉ海上允ｂ臬研九认状?的研宂现状??Ｌ?丨?Ｊ?Ｌ?——?ｉ．ｊ???＞?［???｜?Ｈ??ｙ?ｒ???ｗ???Ｉ?｜海上光Ｎ染及宂测Ｓ?｜?ＣＣＤ相机测量光污染ｐ??观謂?￣￥?的基础理论?的原理?丨??ｒｒｚｚｚｒｉ＾＾ｚ：??１１色彩标定￣￣｜?ｉ＿亮度标定；???７７??｜?：?Ｉ?Ｉ?丨，??硫後蝴歹＿?￣Ｍ?｜基于ｄ标定ＣＣＤ相机的图像参数??Ｉ?建立亮度和眩光的计算模型??！?Ｉ??｜海上光污染实例测ａｗ评价???结论与展望??图１．３研究路线??Ｆｉｇ．?１．３?Ｒｅｓｅａｒｃｈ?Ｒｏｕｔｅ??－７－??
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于CS-BP神经网络的舌诊图像颜色校正算法[J]. 赵晓梅,张正平,余颖聪,袁刚,刘兆邦. 贵州大学学报(自然科学版). 2019(05)
[2]航道水域的船舶夜航环境风险评价[J]. 朱金善,黄成,马野. 安全与环境学报. 2019(01)
[3]基于云模型改进物元结构的船舶夜航光环境评价模型[J]. 黄成,朱金善,张锋,郭沐壮. 大连海事大学学报. 2018(04)
[4]基于物元法的船舶夜航光环境评价[J]. 黄成,阮光辉,马野,朱金善. 照明工程学报. 2017(06)
[5]海上光污染对船舶驾驶员视觉绩效影响的研究[J]. 黄成,朱金善. 灯与照明. 2017(03)
[6]船舶夜航光环境评价指标筛选[J]. 黄成,朱金善. 应用光学. 2017(05)
[7]BP神经网络在治理海上光污染中的应用[J]. 刘娜. 舰船科学技术. 2016(18)
[8]对光污染生态影响的关注与思考[J]. 马俊涛,杨春宇,张志远,段然,陈霆. 灯与照明. 2015(04)
[9]CCD图像灰度与照度的转换标定方法[J]. 秦莉,董丽丽,许文海,吴厚德. 仪器仪表学报. 2015(03)
[10]非内河助航灯光对船舶航行的影响[J]. 徐斌. 交通企业管理. 2014(06)
博士论文
[1]海上光污染对船舶夜航安全的影响与对策研究[D]. 朱金善.大连海事大学 2015
[2]视觉目标识别与三维定位关键技术的研究[D]. 谢妤婵.天津大学 2009
[3]体育照明质量检测和设计的新方法[D]. 魏永健.天津大学 2005
硕士论文
[1]基于图像自动识别的大气能见度测量方法研究[D]. 荆霄.西安理工大学 2019
[2]基于数字图像的眩光评价方法研究及控制系统设计[D]. 洪振.天津工业大学 2018
[3]LED表面亮度测试方法研究及亮度分析系统研制[D]. 严威.厦门大学 2017
[4]中间视觉下驾驶员视觉疲劳的道路照明色度学研究[D]. 李正阳.深圳大学 2017
[5]基于证据理论的船舶夜航安全评价研究[D]. 董日辉.大连海事大学 2016
[6]基于亮度成像技术的道路照明检测研究[D]. 王康.浙江大学 2016
[7]半导体激光船舶号灯的设计与仿真[D]. 吴同飞.大连海事大学 2015
[8]基于彩色CCD相机测量海上背景光亮度的研究[D]. 崔正付.大连海事大学 2015
[9]基于数码相机的亮度分布测试研究[D]. 廖启栗.中国计量学院 2014
[10]玻璃幕墙眩光污染监测方法及仪器研究[D]. 阎冰.天津大学 2014
本文编号：3492027
【文章来源】：大连海事大学辽宁省 211工程院校
【文章页数】：64 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图１．１?ＮＡＳＡ夜景图??
?彩色ＣＣＤ相机测量海上光污染的方法研究???ＨＩＨｈＩ??图１．２海上钻井平台夜景图??Ｆｉｇ．?１．２?Ｎｉｇｈｔ?ｖｉｅｗ?ｏｆ?ｏｆｆｓｈｏｒｅ?ｄｒｉｌｌｉｎｇ?ｐｌａｔｆｏｒｍ??船舶作为海上运输的载体，在沿岸、进出港、灯光捕鱼船密集等水域夜航时，视觉??瞭望是保障船舶安全航行的主要手段，而当其受到各类照明灯、捕鱼灯以及岸上灯光的??影响时，会导致驾驶人员的正常值班受到影响，从而威胁到船舶的夜航安全。２００８年１??月１日，京杭运河德新市镇航段发生船舶碰撞事故，事后调查分析知，值班驾驶员因受??到岸边强烈灯光的影响而无法识别与其形成对遇局面船舶的号灯，导致无法正确对对遇??局面的船舶进行避让操纵，最终发生碰撞事故［３］；为了减小新加坡海峡夜航光环境中非??助航灯光对船舶夜航安全的影响，２０１０年４月马来西亚、新加坡、印度尼西亚三国政府??联合向ＩＭ？（国际海事组织）航行安全委员会提出提案：为了表明夜航船舶穿越新加坡??海峡的意图，建议其显示垂直三盏环照绿灯，ＩＭＯ航行安全委员会（ＭＳＣ?９１／２２）于２０１２??年１２月批准并通过了该提案［４］：当地时间２０１２年１０月１日２０：２０，香港维多利亚南丫??岛附近海域发生船舶碰撞事故，该事故导致１０１人受伤、３８人死亡，有专家认为导致该??事故发生的原因之一为：当晚维多利亚港正放烟花，且海面船舶较多，灯光较强，影响??船舶驾驶人员对他船号灯的识别，导致未及时采取避让行动而碰撞［３］。??１．１．２研究意义??海上光污染的危害不仅仅局限于对船舶夜航安全的影响，还会对船舶驾驶人员的生??理、心理造成一定影响，甚至会威胁到海洋生物的生态环境和生态平衡，从而影响
光环境为研宄对象，分析海上光环境的特殊性及其对船??舶驾驶人员和船舶夜航安全的影响；结合陆上相关大气散射以及光反射的研究，分析能??见度不良时大气散射以及海面状况良好时水面反射对测量的影响；借鉴相机标定实验，??对测量所选的ＣＣＤ相机的相关参数进行标定实验；得出实验测量值与图像提取值之后，??对亮度误差进行分析，并拟合得出亮度的冋归方程；选取存在可能海上光污染的水域，??以船舶驾驶人员为动视点，对其亮度以及眩光进行测量计算，并分析其信号灯的可识别??性和眩光污染程度。本文的技术路线如图１．３所示。??彩色ＣＣＤ相机测量海上光污染的方法研究???Ｉ海上光污染?缺乏海上光?传统测量光｜??研究背景?—＾?影响船舶夜?污染监测系?环境工具的丨???Ｉ航的安全性?统?局限??????????｜?ＣＣＤ相机测量光环境?｜??研宂现状?一—Ｉ海上允ｂ臬研九认状?的研宂现状??Ｌ?丨?Ｊ?Ｌ?——?ｉ．ｊ???＞?［???｜?Ｈ??ｙ?ｒ???ｗ???Ｉ?｜海上光Ｎ染及宂测Ｓ?｜?ＣＣＤ相机测量光污染ｐ??观謂?￣￥?的基础理论?的原理?丨??ｒｒｚｚｚｒｉ＾＾ｚ：??１１色彩标定￣￣｜?ｉ＿亮度标定；???７７??｜?：?Ｉ?Ｉ?丨，??硫後蝴歹＿?￣Ｍ?｜基于ｄ标定ＣＣＤ相机的图像参数??Ｉ?建立亮度和眩光的计算模型??！?Ｉ??｜海上光污染实例测ａｗ评价???结论与展望??图１．３研究路线??Ｆｉｇ．?１．３?Ｒｅｓｅａｒｃｈ?Ｒｏｕｔｅ??－７－??
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于CS-BP神经网络的舌诊图像颜色校正算法[J]. 赵晓梅,张正平,余颖聪,袁刚,刘兆邦. 贵州大学学报(自然科学版). 2019(05)
[2]航道水域的船舶夜航环境风险评价[J]. 朱金善,黄成,马野. 安全与环境学报. 2019(01)
[3]基于云模型改进物元结构的船舶夜航光环境评价模型[J]. 黄成,朱金善,张锋,郭沐壮. 大连海事大学学报. 2018(04)
[4]基于物元法的船舶夜航光环境评价[J]. 黄成,阮光辉,马野,朱金善. 照明工程学报. 2017(06)
[5]海上光污染对船舶驾驶员视觉绩效影响的研究[J]. 黄成,朱金善. 灯与照明. 2017(03)
[6]船舶夜航光环境评价指标筛选[J]. 黄成,朱金善. 应用光学. 2017(05)
[7]BP神经网络在治理海上光污染中的应用[J]. 刘娜. 舰船科学技术. 2016(18)
[8]对光污染生态影响的关注与思考[J]. 马俊涛,杨春宇,张志远,段然,陈霆. 灯与照明. 2015(04)
[9]CCD图像灰度与照度的转换标定方法[J]. 秦莉,董丽丽,许文海,吴厚德. 仪器仪表学报. 2015(03)
[10]非内河助航灯光对船舶航行的影响[J]. 徐斌. 交通企业管理. 2014(06)
博士论文
[1]海上光污染对船舶夜航安全的影响与对策研究[D]. 朱金善.大连海事大学 2015
[2]视觉目标识别与三维定位关键技术的研究[D]. 谢妤婵.天津大学 2009
[3]体育照明质量检测和设计的新方法[D]. 魏永健.天津大学 2005
硕士论文
[1]基于图像自动识别的大气能见度测量方法研究[D]. 荆霄.西安理工大学 2019
[2]基于数字图像的眩光评价方法研究及控制系统设计[D]. 洪振.天津工业大学 2018
[3]LED表面亮度测试方法研究及亮度分析系统研制[D]. 严威.厦门大学 2017
[4]中间视觉下驾驶员视觉疲劳的道路照明色度学研究[D]. 李正阳.深圳大学 2017
[5]基于证据理论的船舶夜航安全评价研究[D]. 董日辉.大连海事大学 2016
[6]基于亮度成像技术的道路照明检测研究[D]. 王康.浙江大学 2016
[7]半导体激光船舶号灯的设计与仿真[D]. 吴同飞.大连海事大学 2015
[8]基于彩色CCD相机测量海上背景光亮度的研究[D]. 崔正付.大连海事大学 2015
[9]基于数码相机的亮度分布测试研究[D]. 廖启栗.中国计量学院 2014
[10]玻璃幕墙眩光污染监测方法及仪器研究[D]. 阎冰.天津大学 2014
本文编号：3492027
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