【摘要】：海上溢油和目標(biāo)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(yīng)用價(jià)值。運(yùn)用現(xiàn)代化的監(jiān)測手段和技術(shù),可以提高對海上事件的應(yīng)急反應(yīng)能力和管理決策水平。雷達(dá)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(shí)現(xiàn)目標(biāo)的探測與識別。本文研究了使用SAR圖像進(jìn)行溢油識別和使用海雜波信號進(jìn)行小目標(biāo)探測的方法。快速準(zhǔn)確地識別SAR圖像上溢油和疑似溢油是非常關(guān)鍵的。識別過程主要分為三個階段:預(yù)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(jìn)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(jìn)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(jìn)行Hilbert譜分析,并通過Relief方法篩選,構(gòu)建了全新的特征向量來識別油膜和類油膜,實(shí)驗(yàn)證明了該方法在識別正確率方面有了明顯的改進(jìn)。海雜波下小目標(biāo)具有回波信雜比較低的特點(diǎn),有效地探測海上小目標(biāo)具有一定的挑戰(zhàn)性,是目前雷達(dá)探測領(lǐng)域的熱點(diǎn)研究問題。本文首先證實(shí)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(shí)現(xiàn)小目標(biāo)的檢測。其次,分析了 EEMD分解前后有無目標(biāo)的相關(guān)系數(shù)的差異,將相關(guān)系數(shù)作為特征實(shí)現(xiàn)了小目標(biāo)的檢測,通過實(shí)測和模擬海雜波數(shù)據(jù)驗(yàn)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(biāo)記困難以及歷史數(shù)據(jù)浪費(fèi)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(shí)現(xiàn)目標(biāo)的檢測,實(shí)驗(yàn)分別證實(shí)了將歷史數(shù)據(jù)和不同種類目標(biāo)數(shù)據(jù)遷移時(shí),該算法的有效性�？傊�,本文構(gòu)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(xué)習(xí)的應(yīng)用范疇,為未來的工作奠定了一定的基礎(chǔ)。
【圖文】：

運(yùn)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(jì)［１］，：１９７０年到２０１５年間，各起油輪事故導(dǎo)致總溢油約５７２逡逑噸，溢油次數(shù)統(tǒng)計(jì)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(yán)重的危害。要保護(hù)好海洋環(huán)境，除了加強(qiáng)海洋逡逑石油開發(fā)活動和海上運(yùn)輸?shù)墓芾�，減少意外溢油事故的發(fā)生外，同時(shí)要加強(qiáng)對海上溢油逡逑的監(jiān)測，提高對海上溢油事件的應(yīng)急反應(yīng)能力和溢油治理能力。現(xiàn)階段，全國范圍內(nèi)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(bào)、到港檢查紀(jì)錄、或以定時(shí)不定時(shí)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(yán)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(shí)準(zhǔn)確的處理和應(yīng)急反應(yīng)，給偷排廢油的違法船舶逡逑以可乘之機(jī)。因此，運(yùn)用現(xiàn)代化的監(jiān)測手段和技術(shù)，實(shí)現(xiàn)監(jiān)測點(diǎn)和船舶周圍全天候、實(shí)逡逑時(shí)、高效地監(jiān)測，對海洋環(huán)境進(jìn)行監(jiān)管，及時(shí)發(fā)現(xiàn)違規(guī)行為，保護(hù)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(fēng)、浪、流和海面油膜等調(diào)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(dá)接收到的后向散射系數(shù)減弱，在雷達(dá)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(yuǎn)東港口的ＳＡＲ圖像，圖中的黑色區(qū)域?yàn)榇耙缬汀ｅ义希咤义稀义蠄D２．１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(dá)自身的逡逑參數(shù)、海水表面的粗糙度和海面目標(biāo)的散射結(jié)構(gòu)等信息都會成為ＳＡＲ進(jìn)行溢油檢測的逡逑重要參數(shù)［５６］。逡逑－１２－逡逑
【學(xué)位授予單位】：大連海事大學(xué)
【學(xué)位級別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號】：TN957.52

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號：2662585