SAR海洋溢油監(jiān)測多源信息融合研究
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【摘要】:海洋溢油是造成當今海洋環(huán)境污染的主要原因之一,海洋溢油對海洋生態(tài)環(huán)境造成的破壞在很長時間內都難以修復。因此,世界范圍內對海洋溢油問題都高度重視。溢油事故發(fā)生后,如何快速有效地監(jiān)測溢油的規(guī)模、影響范圍對防治溢油的進一步擴大起著至關重要的作用。合成孔徑雷達SAR (Synthetic Aperture Radar)是一種主動式微波成像雷達,由于SAR具有全天時、全天候和高分辨率的特點,能夠在海洋溢油發(fā)生后快速準確的監(jiān)測到海面溢油,因此已經(jīng)成為現(xiàn)階段遙感監(jiān)測海洋溢油的主要手段之一本文基于信息融合理論,從目標識別信息融合角度,把SAR海洋溢油監(jiān)測中的目視解譯轉化為定量分析,利用特征層融合和決策層融合相結合的方式,實現(xiàn)多源信息融合,改進SAR海面溢油識別效果。論文首先利用自適應閾值分割對SAR圖像進行溢油和疑似溢油樣本提取,獲得中國海及其附近海域溢油和疑似溢油樣本2685個,并搜集每個樣本地理位置區(qū)域的風場數(shù)據(jù)、以及石油平臺、航道、輸油管道數(shù)據(jù)信息,采用主觀貝葉斯方法分析風場等環(huán)境因素對SAR圖像上待識別目標判別的影響,將多種環(huán)境因素融合實現(xiàn)對樣本目標的初步判別,通過樣本目標分析驗證方法的有效性。另一方面,對樣本目標進行特征提取獲得幾何、灰度和紋理特征量66個,將特征量進行主成分分析降維處理后,利用BP神經(jīng)網(wǎng)絡對樣本目標進行溢油和疑似溢油識別。利用D-S證據(jù)理論把主觀貝葉斯分析影響SAR解譯環(huán)境因素的結果和BP神經(jīng)網(wǎng)絡SAR特征識別結果進行決策層信息融合,改進對樣本目標的識別效果,并通過樣本目標分析驗證了多源信息融合的有效性。
【關鍵詞】:SAR 海洋溢油監(jiān)測 信息融合 主觀貝葉斯方法 D-S證據(jù)理論
【學位授予單位】:中國海洋大學
【學位級別】:碩士
【學位授予年份】:2015
【分類號】:X55;X834
【目錄】:
- 摘要5-6
- Abstract6-10
- 1 引言10-17
- 1.1 研究意義10-11
- 1.2 國內外多源信息融合研究進展11-13
- 1.3 國內外多源信息融合溢油研究進展13-15
- 1.4 小結及本論文研究思路與框架15-17
- 2 信息融合理論17-30
- 2.1 主觀貝葉斯方法18-22
- 2.1.1 主觀貝葉斯基本概念18-20
- 2.1.2 主觀貝葉斯推理20-22
- 2.2 D-S證據(jù)理論22-26
- 2.2.1 辨識框架22
- 2.2.2 基本概率賦值函數(shù)、信任函數(shù)、似真函數(shù)22-24
- 2.2.3 Dempster合成法則24-26
- 2.3 人工神經(jīng)網(wǎng)絡26-29
- 2.3.1 人工神經(jīng)網(wǎng)絡簡介26-27
- 2.3.2 BP神經(jīng)網(wǎng)絡27-29
- 2.4 本章小結29-30
- 3 SAR監(jiān)測溢油原理30-37
- 3.1 SAR概述30-31
- 3.2 SAR基本工作原理31-33
- 3.3 SAR監(jiān)測海洋溢油原理33-34
- 3.4 SAR圖像解譯34-36
- 3.5 本章小結36-37
- 4 SAR海洋溢油監(jiān)測多源信息融合37-71
- 4.1 SAR圖像樣本數(shù)據(jù)37-38
- 4.2 主觀貝葉斯方法影響SAR解譯環(huán)境因素融合38-60
- 4.2.1 風場因素影響程度分析39-46
- 4.2.2 石油平臺因素影響程度分析46-51
- 4.2.3 航道因素影響程度分析51-56
- 4.2.4 輸油管道因素影響程度分析56-57
- 4.2.5 風場、石油平臺、航道三個因素同時考慮影響程度分析57-60
- 4.3 人工神經(jīng)網(wǎng)絡影響SAR解譯特征因素融合60-66
- 4.3.1 樣本特征信息提取61-62
- 4.3.2 特征量降維62-64
- 4.3.3 神經(jīng)網(wǎng)絡識別溢油和疑似溢油64-66
- 4.4 D-S證據(jù)理論多證據(jù)信息融合海面溢油識別66-70
- 4.5 本章小結70-71
- 5 論文總結與展望71-73
- 參考文獻73-76
- 致謝76-77
- 個人簡歷77
- 發(fā)表的學術論文77
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