發(fā)布時間：2017-12-16 08:24

  本文關(guān)鍵詞：地球同步軌道衛(wèi)星遙感圖像艦船檢測與運動監(jiān)測

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【摘要】：海洋是人類生存環(huán)境的重要組成部分,在我國海上絲綢之路重大戰(zhàn)略實施與國民經(jīng)濟發(fā)展中占據(jù)著極其重要的戰(zhàn)略地位。海上艦船監(jiān)視監(jiān)測是海洋監(jiān)測的重要任務(wù)之一,對于經(jīng)濟發(fā)展、環(huán)境保護、海域使用管理、海洋權(quán)益維護都具有重要意義。隨著海洋開發(fā)利用強度的與日俱增,以及海洋權(quán)屬爭端形勢的日益嚴(yán)峻,海上艦船檢測與動態(tài)監(jiān)測應(yīng)用對相關(guān)監(jiān)視監(jiān)控系統(tǒng)的“實時性”、“機動性”提出了更高的要求。衛(wèi)星遙感技術(shù)是海上艦船監(jiān)視監(jiān)測的重要手段,在艦船檢測、分類、識別與運動特征提取中發(fā)揮了重要的作用,然而低軌道衛(wèi)星在觀測范圍、實時性、連續(xù)性動態(tài)觀測方面已難以滿足相關(guān)應(yīng)用的需求。高分辨率地球同步軌道遙感衛(wèi)星能夠在短時間內(nèi)對大范圍海域進(jìn)行高頻重復(fù)監(jiān)測,近實時地獲取海上艦船的動態(tài)變化過程,因而較之于低軌道遙感衛(wèi)星,在海上艦船監(jiān)視監(jiān)測方面具有獨特優(yōu)勢和巨大的潛力。目前,高分辨率地球同步軌道遙感尚處于發(fā)展階段,在海上艦船監(jiān)視監(jiān)測應(yīng)用方面,尚未深入開展研究。為了盡快實現(xiàn)對海上艦船的全天時、全天候的近實時觀測,本文全面分析了地球同步軌道光學(xué)衛(wèi)星與地球同步軌道SAR衛(wèi)星的對地觀測時空特性;深入發(fā)掘了二者在海上艦船監(jiān)視監(jiān)測中的應(yīng)用潛力;提出了可靠的海上艦船檢測、特征提取算法與動態(tài)監(jiān)測方法;探討了地球同步軌道SAR衛(wèi)星海上艦船成像、檢測中的關(guān)鍵問題;給出了一些有用的結(jié)論和建議。論文的主要研究內(nèi)容有:(1)根據(jù)高分四號衛(wèi)星的分時成像機制,利用運動艦船的圖像位移與AIS數(shù)據(jù)中的艦船航速,計算多光譜影像各波段圖像的成像間隔。(2)根據(jù)高分四號多光譜影像上的艦船圖像特征,建立基于梯度閾值的海上艦船單波段圖像檢測算法。利用AIS數(shù)據(jù)對船位、航速、航向結(jié)果進(jìn)行精度評價。(3)基于單波段梯度閾值法,利用多波段協(xié)同檢測,建立基于高分四號單景多光譜影像的艦船運動特征提取方法。利用AIS數(shù)據(jù)對航速、航向結(jié)果進(jìn)行精度評價。(4)基于單景影像運動檢測法,利用高分四號衛(wèi)星的凝視成像模式,建立基于時序多光譜影像的艦船動態(tài)監(jiān)測方法。利用傳統(tǒng)時序影像法的檢測結(jié)果對航速、航向結(jié)果進(jìn)行精度評價。(5)通過軌道模擬與數(shù)值計算,考察地球同步軌道SAR衛(wèi)星的觀測特性與艦船檢測應(yīng)用潛力。利用時域仿真法模擬運動艦船的地球同步軌道SAR圖像,分析圖像特征,利用恒虛警率法,檢測艦船目標(biāo)。(6)建立時變的粗糙海面電磁散射場景,利用時域仿真法模擬時變粗糙海面的地球同步軌道SAR衛(wèi)星圖像,分析圖像特征,討論其對地球同步軌道SAR圖像海上艦船檢測的影響。論文取得的創(chuàng)新性成果有:(1)首次提出了基于單景高分四號多光譜影像的艦船運動檢測方法,實現(xiàn)了海上艦船運動特征的高精度、高效率檢測。(2)首次開展了地球同步軌道SAR衛(wèi)星運動艦船成像仿真,證明了具有長合成孔徑、彎曲軌道觀測特性的地球同步軌道SAR衛(wèi)星可以用于地表運動目標(biāo)檢測。(3)研究了時變粗糙海面地球同步軌道SAR模擬圖像的圖像特征與幅值統(tǒng)計特性,為地球同步軌道海上艦船檢測與動態(tài)監(jiān)測SAR系統(tǒng)的設(shè)計、相關(guān)成像算法與艦船檢測算法的研發(fā)提供了參考。
【學(xué)位授予單位】：中國科學(xué)院大學(xué)(中國科學(xué)院遙感與數(shù)字地球研究所)
【學(xué)位級別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類號】：TP751

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