發(fā)布時間：2020-05-13 21:39

【摘要】：海上溢油和目標的探測在海洋安全、海事搜救、監(jiān)控非法行為等方面,都具有很重要的應用價值。運用現(xiàn)代化的監(jiān)測手段和技術,可以提高對海上事件的應急反應能力和管理決策水平。雷達回波信號中包含了海面散射回波信息,通過對該回波信息的分析研究可以實現(xiàn)目標的探測與識別。本文研究了使用SAR圖像進行溢油識別和使用海雜波信號進行小目標探測的方法�？焖贉蚀_地識別SAR圖像上溢油和疑似溢油是非常關鍵的。識別過程主要分為三個階段:預處理、圖像分割和溢油識別。首先,在圖像分割階段,本文使用本體的概念和推理在分割之前對黑色區(qū)域進行分析,事先排除一些疑似溢油的圖像,篩選后的待分割圖像使用KFCM算法進行分割,從而提高了效率。其次,在溢油識別階段,本文使用BEMD方法將待識別的SAR圖像分解為若干二維固有模態(tài)函數(shù)分量,再進行Hilbert譜分析,并通過Relief方法篩選,構建了全新的特征向量來識別油膜和類油膜,實驗證明了該方法在識別正確率方面有了明顯的改進。海雜波下小目標具有回波信雜比較低的特點,有效地探測海上小目標具有一定的挑戰(zhàn)性,是目前雷達探測領域的熱點研究問題。本文首先證實了海雜波數(shù)據(jù)經(jīng)過EEMD分解后具有分形的特性,然后使用多重分形的廣義Hurst指數(shù)作為特征來實現(xiàn)小目標的檢測。其次,分析了 EEMD分解前后有無目標的相關系數(shù)的差異,將相關系數(shù)作為特征實現(xiàn)了小目標的檢測,通過實測和模擬海雜波數(shù)據(jù)驗證了這兩種方法的有效性,并與同類方法相比性能有所提高。最后,針對海雜波數(shù)據(jù)缺乏、采集和標記困難以及歷史數(shù)據(jù)浪費等問題,本文使用TrAdaBoost遷移方法和SVM分類器,通過不同域之間的數(shù)據(jù)遷移來實現(xiàn)目標的檢測,實驗分別證實了將歷史數(shù)據(jù)和不同種類目標數(shù)據(jù)遷移時,該算法的有效性。總之,本文構建了海洋表面現(xiàn)象本體庫,在分類特征選擇方面做了不同類型特征向量的嘗試,拓展了遷移學習的應用范疇,為未來的工作奠定了一定的基礎。
【圖文】：

運輸、海上油氣開采及沿岸工業(yè)排污為主。船舶泄漏是污染的主要來源，據(jù)國際油輪船逡逑東防污聯(lián)盟（ＩＴＯＰＦ）統(tǒng)計［１］，：１９７０年到２０１５年間，各起油輪事故導致總溢油約５７２逡逑噸，溢油次數(shù)統(tǒng)計如圖１．１所示。雖然幾十年來油輪的溢油事故有很大的改善，但是只逡逑要發(fā)生海上溢油事件，就會給人類帶來嚴重的危害。要保護好海洋環(huán)境，除了加強海洋逡逑石油開發(fā)活動和海上運輸?shù)墓芾�，減少意外溢油事故的發(fā)生外，同時要加強對海上溢油逡逑的監(jiān)測，提高對海上溢油事件的應急反應能力和溢油治理能力。現(xiàn)階段，全國范圍內的逡逑各海事部門對海上污染的監(jiān)管主要依靠群眾舉報、到港檢查紀錄、或以定時不定時的駕邐－逡逑船巡視方式來監(jiān)視海上的溢油情況。這些原始的手段嚴重限制和制約了對海上溢油污染逡逑事故的有效監(jiān)管，以及對溢油事故及時準確的處理和應急反應，給偷排廢油的違法船舶逡逑以可乘之機。因此，運用現(xiàn)代化的監(jiān)測手段和技術，實現(xiàn)監(jiān)測點和船舶周圍全天候、實逡逑時、高效地監(jiān)測，對海洋環(huán)境進行監(jiān)管，及時發(fā)現(xiàn)違規(guī)行為，保護海洋環(huán)境是非常重要逡逑的。目前，通過ＳＡＲ圖像監(jiān)控海上溢油已經(jīng)成以一種普遍可行的方法，由于海面油膜逡逑能夠降低海面粗糙度

后向散射主要是Ｂｒａｇｇ散射，海洋和大氣現(xiàn)象通過風、浪、流和海面油膜等調制海面逡逑Ｂｒａｇｇ波而被ＳＡＲ觀測到。海面被油膜覆蓋后，海面的短波分布受到油膜的影響，且雷逡逑達接收到的后向散射系數(shù)減弱，在雷達衛(wèi)星圖像上表現(xiàn)為較低的灰度值（黑色），，如圖２．１逡逑為ＥＲＳ－１得到的新加坡馬六甲海峽遠東港口的ＳＡＲ圖像，圖中的黑色區(qū)域為船舶溢油。逡逑＿逡逑—逡逑圖２．１邋ＳＡＲ圖像逡逑Ｆｉｇ．邋２．１邋ＳＡＲ邋ｉｍａｇｅ逡逑２．２影響ＳＡＲ海面溢油檢測的主要因素逡逑根據(jù)ＳＡＲ成像的原理，海面溢油檢測的效果會受到很多因素的影響。雷達自身的逡逑參數(shù)、海水表面的粗糙度和海面目標的散射結構等信息都會成為ＳＡＲ進行溢油檢測的逡逑重要參數(shù)［５６］。逡逑－１２－逡逑
【學位授予單位】：大連海事大學
【學位級別】：博士
【學位授予年份】：2018
【分類號】：TN957.52

【參考文獻】

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本文編號：2662585