(19)中华 人民共和国 国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202210105287.9 (22)申请日 2022.01.28 (71)申请人 山东船舶技 术研究院 地址 264209 山 东省威海市环翠区文化西 路2号 (72)发明人 田兆硕　毕宗杰　朱东杰　王玲　 崔子浩　付德铭　 (74)专利代理 机构 威海科星专利事务所 37202 代理人 李沫 (51)Int.Cl. G01N 21/64(2006.01) G01N 21/01(2006.01) (54)发明名称 激光激发荧光成像水面油污检测装置及方 法 (57)摘要 本发明提出一种激光激发荧光成像水面油 污检测装置及方法， 其中激光激发荧光成像水面 油污检测装置包括激光发射单元、 图像接收单元 以及信号处理单元， 其中所述激光发射单元包括 相连接的激光镜头和激光器， 所述激光器与所述 信号处理单元相连接， 所述图像接收单元包括沿 着光路依次设置的摄像镜头、 滤光片和成像芯 片， 所述成像芯片与所述信号处理单元相连接。 上述激光激发荧光成像水面油污检测装置及方 法能够提高探测距离， 可以达100米以上， 并且在 检测水面是否存在油污污染的同时具有一定的 油污种类识别能力。 权利要求书1页 说明书3页 附图2页 CN 114371157 A 2022.04.19 CN 114371157 A 1.一种激光激发荧光成像水面油污检测装置， 其特征在于： 包括激光发射单元、 图像接 收单元以及信号处理单元， 其中所述激光发射单元包括相连接的激光镜头和激光器， 所述 激光器与所述信号处理单元相连接， 所述图像接收单元包括沿着光路依次设置的摄像镜 头、 滤光片和成像芯片， 所述成像芯片与所述信号处 理单元相连接 。 2.根据权利要求1所述的激光激发荧光成像水面油污检测装置， 其特征在于： 所述激光 器采用半导体激光器或者固体激光器。 3.根据权利要求1所述的激光激发荧光成像水面油污检测装置， 其特征在于： 所述滤光 片采用长波通滤光片或者带通滤光片。 4.根据权利要求1所述的激光激发荧光成像水面油污检测装置， 其特征在于： 所述成像 芯片选用彩色的C MOS或CCD成像芯片。 5.根据权利要求1所述的激光激发荧光成像水面油污检测装置， 其特征在于： 所述信号 处理单元采用计算机、 单片机、 FPGA或者D SP处理器。 6.根据权利要求1所述的激光激发荧光成像水面油污检测装置， 其特征在于： 在所述激 光器脉冲工作模式下， 由所述信号处理单元控制所述激光器脉冲输出与成像芯片接收同 步。 7.一种基于权利要求6所述的激光激发荧光成像水面油污检测装置的激光激发荧光成 像水面油污检测方法， 其特 征在于： 包括以下步骤： 步骤1、 激光器发射连续或脉冲激光， 根据被照射目标的面积， 通过激光镜头来调节激 光束的发散角； 步骤2、 当激光束照射到液体表面 时， 产生激光反射光并激发油污或者水中溶解物产生 荧光； 步骤3、 通过摄 像镜头接收激光反射 光以及荧 光； 步骤4、 由滤光片滤除激光反射光， 在成像芯片表面对荧光成像， 图像信号传输至信号 处理单元中进行处 理； 步骤5、 在所述信号处理单元中， 从图像信号中获取荧光成像位置处对应的各像素的 RGB数值， 分别计算得到上述各像素的色彩R的灰度值的总和、 色彩G的灰度值的总和、 以及 色彩B的灰度值的总和； 步骤6、 将所述各像素的色彩R的灰度值的总和、 色彩G的灰度值的总和、 以及色彩B的灰 度值的总和进行归一 化处理； 步骤7、 将步骤6得到的结果与所述信号处理单元中预先存储的水中溶解物以及相关油 种的信息进 行匹配； 当步骤6得到的结果与水中溶解物的信息匹配成功时， 则代表水面无油 污； 当步骤6得到的结果与其中一种油的信息匹配成功 时， 则代表水面有油污， 且油的种类 已明确。 8.根据权利要求7所述的激光激发荧光成像水面油污检测方法， 其特征在于： 在所述步 骤1中， 激光镜 头调节输出激光束发散角范围为 ±45°。 9.根据权利要求7所述的激光激发荧光成像水面油污检测方法， 其特征在于： 还包括步 骤8、 当判断出水面有油污时， 且步骤5中， 所述各像素的色彩R的灰度值的总和、 色彩G的灰 度值的总和、 以及色彩B的灰度值的总和均超过分别设定的阈值时， 发出报警。权　利　要　求　书 1/1 页 2 CN 114371157 A 2激光激发荧光成像水面油污检测装 置及方法 技术领域 [0001]本发明涉及油污检测技术领域， 尤其涉及 一种激光激发荧光成像水面油污检测装 置及方法。 背景技术 [0002]水体油污染是江河湖海污染中非常普遍、 非常严重 的污染之一。 飘浮于水体表面 的油会形成油膜， 影响空气 ‑水界面上 的气体交换， 使水体不能及时获得氧气的补充， 进一 步加剧了水体水质的恶化。 水面油还可能会黏在机械动力舰船的涡轮和螺旋桨里， 加快设 备受到腐蚀的速度， 降低设备的使用寿命， 并引发严重的安全问题。 [0003]目前用于水面油污检测报警的仪器多采用紫外灯或者紫外LED作为照射光源， 探 测器件一般采用紫外光电倍增管、 紫外APD、 紫外光电二极管等单元探测 器， 其具有探测距 离近(一般小于10米)， 并且易受到 干扰等缺点。 发明内容 [0004]为了解决现有技术中存在的问题， 本申请提出了一种激光激发荧光成像水面油污 检测装置及方法， 以便提高探测距离， 并且在检测水面是否存在油污污染的同时具有一定 的油污种类识别能力。 [0005]为了实现上述目的， 本申请的一方面提出了一种激光激发荧光成像水面油污检测 装置， 包括激光 发射单元、 图像接收单元以及信号处理单元， 其中所述激光 发射单元包括相 连接的激光镜头和激光器， 所述激光器与所述信号处理单元相连接， 所述图像接 收单元包 括沿着光路依 次设置的摄像镜头、 滤光片和成像芯片， 所述成像芯片与所述信号处理单元 相连接。 [0006]在一些实施例中， 所述激光器采用半导体激光器或者固体激光器。 [0007]在一些实施例中， 所述滤光片采用长波通滤光片或者带通滤光片。 [0008]在一些实施例中， 所述成像芯片选用彩色的C MOS或CCD成像芯片。 [0009]在一些实施例中， 所述信号处 理单元采用计算机、 单片机、 FPGA或者D SP处理器。 [0010]在一些实施例中， 在所述激光器脉冲工作模式下， 由所述信号处理单元控制 所述 激光器脉冲输出与成像芯片接收同步。 [0011]本申请的另一方面提出了一种激光激发荧光成像水面油污检测方法， 包括以下步 骤： [0012]步骤1、 激光器发射连续或脉冲激光， 根据被照射目标的面积， 通过激光镜头来调 节激光束的发散角； [0013]步骤2、 当激光束照射到液体表面时， 产生激光反射光并激发油污或者水中溶解物 产生荧光； [0014]步骤3、 通过摄 像镜头接收激光反射 光以及荧 光； [0015]步骤4、 由滤光片滤除激光反射光， 在成像芯片表面对荧光成像， 图像信号传输至说　明　书 1/3 页 3 CN 114371157 A 3