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基于纹理特征的星载SAR溢油监测研究

牛莹  
【摘要】: 溢油是严重影响海洋生态环境的污染之一,日益受到国家与公众的关注。当溢油事故发生时,如果能在最短时间内监测到溢油发生的位置,快速反应,采取有效措施,可以最大程度减少油污对海洋的不良影响。溢油事故的发生是不能预测的,因此,全天时全天候对海洋表面进行动态监测成为必需。本文对比航天,航空,地面三大遥感平台,在综合考虑经济成本,覆盖面积,实时性等因素后,选择星载合成孔径雷达(SAR)监测溢油。利用星载SAR图像,可以及时,准确,全面的监测海洋溢油污染。 油膜压制海洋表面毛细波,降低其粗糙度,在SAR图像上表现为暗色区域。但并不是只有油膜能在SAR图像上形成暗区,因此,对SAR图像辨识溢油的过程,即是对图像中暗色区域的辨识,也就是溢油与假目标的区分过程。单纯依靠灰度,不能准确定性暗色区域,本文结合纹理,利用不同物质纹理不同来区分暗区,提高溢油辨识精度。 本文以威望号溢油事件为例,利用星载SAR数据进行溢油信息提取,探讨了SAR预处理中涉及的问题,其中针对滤波,就滤波方法,计算窗口做了详细对比分析。在溢油纹理特征提取上,本文选择了同时考虑像元灰度和像元间关系的灰度共生矩阵方法,详细的分析了方向、步长、计算窗口等参数,对油膜和假目标的纹理进行研究。为提高效率,进一步选择了适合溢油监测的纹理特征向量。最后,结合纹理,对比了最小距离,最大似然,支持向量机(SVM)三种监督分类方法,得出纹理结合支持向量机,对无法确定是否为油的暗色区域,有更好的效果。最后,总结了本文监测溢油的技术路线,提出了SAR图像在溢油监测中需要继续研究的问题。


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