高光谱相机针对油体泄漏的检测实验

一、实验目的

1、保障人类健康

石油中含有多种有毒物质，如苯及其衍生物等，这些物质对人体健康 构成严重威胁。当石油泄漏到环境中，特别是水域或土壤中时，这些 有毒物质可能通过食物链、水源或空气等途径进入人体，导致中毒、 疾病甚至死亡。因此，及时检测石油泄漏并采取措施进行清理，是保障人类健康的重要措施。

2、保护生态环境

石油泄漏对生态环境的破坏是巨大的。在水域中，石油会形成油膜， 阻隔大气与水体之间的气体交换，导致水体缺氧，影响水生生物的生 存。同时，石油中的有毒物质会对水生生物造成直接伤害，甚至导致 生物死亡。在陆地上，石油泄漏会污染土壤，影响植被生长，破坏生 态平衡。因此，检测石油泄漏并及时处理，是保护生态环境、维护生态平衡的必要手段。

3、减少经济损失

石油泄漏不仅会对环境和人类健康造成损害，还会带来巨大的经济损 失。在渔业方面，石油泄漏会导致鱼类死亡或品质下降，降低其经济 价值；在旅游业方面，受污染的海滩和景观会失去吸引力，影响旅游 业的发展。此外，石油泄漏后的清理工作需要投入大量的人力、物力 和财力。因此，及时检测石油泄漏并采取措施进行预防和处理，可以有效减少经济损失。

4、提高能源运输安全

石油是现代社会的重要能源之一，其运输安全直接关系到国家能源安 全和经济发展。油气管道是石油运输的主要方式之一，但管道泄漏现 象时有发生。通过检测石油泄漏并及时处理，可以确保油气管道的安全运行，提高能源运输的可靠性和安全性。

二、实验器材

实验测试仪器列表

三、实验步骤与数据分析

1.在默认太阳光下，搭建油体泄漏场景，过程中用机油模拟，使用高光谱测试能否将两者进行区分

2.测试过程如图，在此场景中放入反射率校准板，把机油倒在水中，机油慢慢扩散，并与水体分离，使用相机拍照

3、拍摄影像，使用 figstu 打开

4、原始信号光谱曲线

5、不同区域对比

6、原始信号光谱区分，光谱查看是有差异的，但并没有明显体现

7、接下来准备聚类，排除杂物影像，我们把数据进行反射率矫正，图片空间上进行裁剪

8、反射率光谱曲线查看，也有明显不同

9、接下来使用非监督聚类功能，聚类个数 4 ，迭代次数 20 ，可以看到对空间中不同物质进行的划分，有一定效果

10、 非监督聚类功能，聚类个数 5 ，迭代次数 30 ，由于实际拍摄过程 中机油在不断扩散，导致分布位置很不均匀，有些位置油层较厚，有 些则比较薄，得出的聚类结果也不相同。但可以明确可以进行区分  

注：图中还有阴影位置，白板遮住阳光所致，反射率差异也会比较大，被单独归为一类

总之，高光谱相机在油体泄漏检测方面具有独特的优势和广泛的应用前景。随着技术的不断发展，高光谱相机将在环境保护、安全生产等领域发挥越来越重要的作用。