【摘要】：經(jīng)濟(jì)社會快速發(fā)展,海洋石油資源開發(fā)和海上運(yùn)輸業(yè)空前繁榮。然而各種溢油事故頻繁發(fā)生,例如不合理的海洋石油資源開發(fā)造成的井噴和爆炸,船舶或油輪運(yùn)輸過程中發(fā)生的觸礁和碰撞等。這給事發(fā)國家的海域以及周邊國家和地區(qū)的生態(tài)、環(huán)境、經(jīng)濟(jì)造成了嚴(yán)重的破壞和損失。此外,海面溢油監(jiān)測能夠?yàn)楹Ｉ宪娛聜刹煲约皩ふ沂嘛w機(jī)或船只提供有力的信息支撐。如何有效監(jiān)測海面溢油,及時(shí)為后續(xù)工作獲取有用的海洋表面信息,是目前各國研究的熱點(diǎn)。合成孔徑雷達(dá)(Synthetic Aperture Radar,簡稱SAR),作為一種主動式的微波傳感器,通過向目標(biāo)發(fā)射電磁波并接收回波信號來獲取目標(biāo)信息。其不依賴太陽光及光照條件,能夠克服雨天、霧天、夜晚的影響,全天時(shí)、全天候地連續(xù)獲取數(shù)據(jù),具有較強(qiáng)的穿透能力,是海面溢油監(jiān)測重要的技術(shù)手段之一。SAR海面溢油檢測是進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)溢油監(jiān)測的基礎(chǔ)和關(guān)鍵。目前國內(nèi)外溢油檢測的主要手段是通過預(yù)處理實(shí)現(xiàn)對溢油圖像的有效去噪,針對溢油區(qū)域分割解決海水與油膜分離的問題,基于溢油區(qū)域特征提取與分類確定油膜屬性。然而,無論在濾波器的選擇、分割算法的改進(jìn)以及分類器的設(shè)計(jì)等方面,仍然處于不斷的探索和發(fā)展階段。本文在對溢油監(jiān)測研究的背景和意義、發(fā)展衛(wèi)星遙感技術(shù)進(jìn)行海面溢油監(jiān)測的必要性以及國內(nèi)外研究現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢總結(jié)、歸納的基礎(chǔ)上,重點(diǎn)對上述三個(gè)方面的技術(shù)進(jìn)行了研究。預(yù)處理是海面溢油檢測的基礎(chǔ)。首先,綜述了SAR成像基礎(chǔ)及SAR海面溢油檢測機(jī)理,分析了影響海面溢油檢測的主要因素。其次,在SAR海面溢油圖像輻射校正、幾何校正基本原理分析的基礎(chǔ)上,重點(diǎn)針對SAR海面溢油圖像的斑點(diǎn)噪聲濾除,分析了幾種典型濾波器的特點(diǎn)。最后,通過實(shí)驗(yàn)對比分析了六種典型濾波器在三種窗口下的性能。分割是海面溢油檢測的關(guān)鍵。首先,分析了圖像分割的基礎(chǔ)理論,重點(diǎn)研究了基于數(shù)據(jù)驅(qū)動的閾值分割和基于模型驅(qū)動的MRF分割方法。其次,在分析最大熵和2D-Otsu兩種典型閾值分割算法的基礎(chǔ)上,針對分割質(zhì)量不高,計(jì)算時(shí)間較長的問題,提出了一種改進(jìn)的2D-Otsu算法。通過與最大熵和原2D-Otsu閾值分割算法的對比實(shí)驗(yàn),定量地分析評估了該改進(jìn)算法的性能,結(jié)果表明,該算法結(jié)合溢油區(qū)域的上下文信息,充分利用溢油區(qū)域?qū)走_(dá)入射波的后向散射較為均勻的特點(diǎn),可有效改進(jìn)分割質(zhì)量,提高分割效率。最后,針對單獨(dú)伽瑪(Gamma)模型和單獨(dú)對數(shù)正態(tài)(Log?Normal)模型不能同時(shí)有效確定目標(biāo)和背景的問題,提出一種伽瑪(Gamma)和對數(shù)正態(tài)(Log?Normal)模型組合的MRF分割算法。該算法通過2?檢驗(yàn)準(zhǔn)則對兩種單分布模型進(jìn)行擬合,再利用MRF實(shí)現(xiàn)最終分割。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,與單分布模型相比,該組合分布模型MRF分割算法的誤分率更低,分割效果更好。分類識別是海面溢油檢測的目的。首先,針對SAR圖像上常見的類油膜現(xiàn)象進(jìn)行分析。其次,結(jié)合實(shí)測樣本數(shù)據(jù)集,研究實(shí)現(xiàn)了海面溢油的幾何、灰度、紋理特征提取方法,并通過各特征之間的相關(guān)性及油膜和類油膜分類性能的定量分析與比較,實(shí)現(xiàn)了特征的有效篩選。最后,進(jìn)一步通過K-近鄰、貝葉斯、BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)以及支持向量機(jī)(SVM)四種典型分類器的分類實(shí)驗(yàn)結(jié)果,定量地分析比較了四種分類器的分類性能,同時(shí)驗(yàn)證了本文特征提取及選擇方法的有效性,為進(jìn)一步深入研究奠定了基礎(chǔ)。
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【學(xué)位授予單位】：國防科學(xué)技術(shù)大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2014
【分類號】：TN957.52

【參考文獻(xiàn)】

相關(guān)期刊論文 前1條

1 黃曉霞,朱振海;海洋表面油膜的合成孔徑雷達(dá)圖像檢測[J];地質(zhì)科技情報(bào);1997年S1期

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本文編號：2305653