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面向对象的SAR溢油检测算法与系统构建

作　者: 苏腾飞
导　师: 张杰
学　校: 国家海洋局第一海洋研究所
专　业: 物理海洋学
关键词: SAR 特征提取图像分割溢油检测
分类号: X834
类　型: 硕士论文
年　份: 2013年
下　载: 24次
引　用: 0次
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内容摘要

海上溢油事频发，这已受到人们的高度关注。然而，传统的监测手段难以满足大面积、实时监测的要求。星载合成孔径雷达（SyntheticAperture Radar, SAR），具有全天时、全天候的工作能力，已经被众多专家认为是最适合探测海面溢油的遥感器。在SAR影像中常常出现“类油膜”现象，如何有效区分油膜和类油膜，对提升溢油检测具有重要意义。本文利用EnvisatASAR影像，对2010年美国墨西哥湾溢油进行了特征分析。找出145个油膜和134个类油膜样本，综合分析了其形状特征、物理特征和纹理特征。经过分析，发现几何特征和物理特征比纹理特征更适合溢油和类油膜的区分。SAR影像中存在斑点噪声，因此，相比于基于像素的图像处理方法，面向对象（或基于对象）的方法可以收到更为满意的效果。本文发展了一种基于凝聚层次聚类的溢油SAR图像分割算法。该算法可以有效保持SAR影像中暗斑的形状和边缘特征；另外，该算法的多尺度特性可以使其将不同尺度的暗斑精确地分割出来，因此适用于SAR影像中不同尺度暗斑的分割。利用溢油和类油膜特征分析的结果，本文建立了一种基于模糊逻辑（FuzzyLogic，FL）的溢油检测算法。该算法利用模糊数学的优势，有效区分SAR影像中的溢油和类油膜；该算法还可以给出暗斑被分为溢油的概率。经过三景SAR影像的溢油检测实验，本文算法能够得到令人满意的效果。结合本文发展的SAR溢油检测算法，本文还构建了一套SAR溢油检测软件系统。该系统共包含三个模块：1）基本功能，2）溢油检测，3）综合分析。利用2010年EnvisatASAR墨西哥湾溢油数据，测试了该软件系统的业务化运行能力。

全文目录

摘要  4-5
ABSTRACT  5-9
1. 引言  9-17
  1.1 研究意义  9-11
  1.2 研究现状  11-15
  1.3 论文篇章结构  15-17
2. SAR 溢油特征分析  17-37
  2.1 数据源与样本选取  17-19
  2.2 SAR 暗斑特征  19-22
  2.3 油膜与类油膜特征分析  22-36
  2.4 小结  36-37
3. SAR 溢油检测算法  37-93
  3.1 基于凝聚层次聚类的溢油 SAR 图像分割算法  37-44
  3.2 溢油 SAR 图像分割实验  44-70
  3.3 基于模糊逻辑的 SAR 溢油检测算法  70-78
  3.4 案例分析  78-91
  3.5 小结  91-93
4. SAR 溢油检测系统构建  93-119
  4.1 需求分析  93-94
  4.2 系统设计  94-96
  4.3 基本功能模块的设计与实现  96-105
  4.4 溢油检测模块的设计与实现  105-112
  4.5 综合分析模块的设计与实现  112-118
  4.6 小结  118-119
5. 结论与下一步工作计划  119-121
  5.1 结论  119-120
  5.2 下一步工作计划  120-121
参考文献  121-124
攻读学位期间公开发表论文情况  124-125
攻读学位期间参与的课题研究工作  125-126
致谢  126

面向对象的SAR溢油检测算法与系统构建

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