Метод анализа уровня загрязнений водной поверхности Российский патент 2025 года по МПК G01N33/18 G01N21/3577 

Изобретение относится к области оптической изображающей спектроскопии. В настоящее время одним из важных и приоритетных направлений развития средств и методов дистанционного зондирования Земной поверхности является разработка методов поиска загрязнений воды.

Известно два основных направления разработки таких методов. Первое направление, это всевозможные методы, направленные на поиск загрязнений нефтепродуктами. Второе направление, это обнаружение хлорофилла в воде. Если для морских акваторий повышенное содержание хлорофилла в воде признак места повышенной продуктивности, поскольку отмечает места повышенного содержания фитопланктона, то для пресноводных водоемов повышенное содержание хлорофилла в воде признак экологического неблагополучия данного места.

Известны патенты RU 0002526798, МПК G01N 33/18, опубл. 27.08.2014, RU 2720050, МПК G01 21/35, опубл. 23.04.2020, RU 2440566, МПК G01N 21/55, опубл. 20.01.2012, по первому направлению и патенты SU 1455296, МПК G01N 33/00, опубл. 30.01.1989, RU 2632720, МПК G01N 33/18, опубл. 09.10.2017, по второму направлению.

Основной недостаток предложенных решений - необходимость проведения довольно сложного спектрального анализа, который может дать много дополнительных данных, но при проведении быстрого анализа эти данные не нужны.

Наиболее близким решением, выбранным в качестве прототипа, является метод, основанный на подробном анализе нескольких поддиапазонов отраженного от поверхности водоема света (патент RU 2632720, МПК G01N 33/18, опубл. 09.10.2017). Данный метод сравнивает коэффициенты отражения на длинах волн 570 нм, 630 нм, 645 нм, 675 нм, 700 нм, 740 нм.

Главным недостатком этого метода является отсутствие аналитической формулы для визуализации результатов, поскольку метод изначально разрабатывался под использование неизображающего спетрометра.

Целью изобретения является увеличение оперативности обнаружения загрязнений на водной поверхности.

Указанная цель достигается тем, что метод используется с изображающим гиперспектрометром, и после формирования гиперспектрального изображения происходит вычисление индексного изображения по формуле

где Ind - индексное изображение, I₆₃₅ - яркость отраженного спектра на длине волны 635 нм, I₈₅₁ - яркость отраженного спектра на длине волны 851 нм.

Заявляемый метод отличается от прототипа тем, что позволяет оперативно локализовать в пространстве участки с загрязненной водой (фиг. 1), которые выглядят как более яркие участки индексного изображения.

Таким образом, устраняется основной недостаток прототипа - оценка участка водоема в целом без локализации особенно загрязненных участков.

Эти отличия позволяют сделать вывод о соответствии заявляемых технических решений критерию “новизна”. Признаки, отличающие заявляемый метод от прототипа, не выявлены в других методах при изучении данной и смежной областей техники и, следовательно, обеспечивают заявляемым решениям соответствие критерию “существенные отличия”.

На фиг. 1 - представлено распределение яркости в индексном изображении, где наиболее ярким участкам соответствуют участки с максимальным загрязнением воды.

Изобретение относится к области дистанционного зондирования. Для анализа уровня загрязнений используют гиперспектральное изображение поверхности воды. На основе изображения вычисляют индексные изображения. В индексном изображении происходит визуализация распределения загрязненности по поверхности воды. Наиболее ярким участкам соответствуют участки с максимальным загрязнением воды. Технический результат: оперативность обнаружения загрязнений на водной поверхности. 1 ил.

Метод анализа уровня загрязнений, отличающийся тем, что используют гиперспектральное изображение поверхности воды, на основе которого происходит вычисление индексного изображения по формуле

где Ind - индексное изображение, I₆₃₅ - яркость отраженного спектра на длине волны 635 нм, I₈₅₁ - яркость отраженного спектра на длине волны 851 нм, при этом в индексном изображении происходит визуализация распределения загрязненности по поверхности воды, где наиболее ярким участкам соответствуют участки с максимальным загрязнением воды.