[發明專利]一種基于局部自適應閾值的船載雷達圖像溢油監測方法

有效

• 申請號: 201910084405.0
• 申請日: 2019-01-29
• 公開（公告）號: CN109829858B
• 公開（公告）日: 2022-10-18
• 發明（設計）人: 徐進;由大明;何舒;趙陽
• 申請（專利權）人: 大連海事大學
• 主分類號: G06T3/60
• 分類號: G06T3/60;G06T7/136
• 代理公司: 大連至誠專利代理事務所(特殊普通合伙) 21242
• 代理人: 楊威;涂文詩

本發明公開了一種基于局部自適應閾值的船載雷達圖像溢油監測方法，首先，本發明基于改進的Prewitt算子、魯棒自適應閾值算法、線性內插方法，抑制原始雷達圖像中的同頻干擾噪聲；再應用一種灰度強度校正矩陣模型，使整個圖像平滑；之后，采用有限對比度自適應直方圖均衡算法，提高了油膜內外區域的對比度；最后，應用改進的局部自適應閾值法與面積閾值法，得到平面直角坐標系統下的溢油區域監測結果圖像，并投影變換到現實世界的極坐標系統下，從而得到溢油分布圖像，最終實現了海上溢油實時監測。

技術領域

本發明涉及一種溢油監測方法，更具體地，涉及一種基于局部自適應閾值的船載雷達圖像溢油監測方法。

背景技術

海洋石油泄漏具有易擴散、影響廣、持續時間長的特點。一旦石油泄漏到海里，對海洋環境的影響是無法估量的。為了有效減少損失，及時準確的溢油監測是制定有效應急預案的首要工作。

在含有海雜波信息的船載雷達圖像中，油膜的后向散射信號灰度值小于溢油區周圍的信號灰度值。這一特性可用于提取船載雷達圖像中的油膜。在船載溢油監測設備中，這項技術只需對船載雷達硬件進行改裝即可提取圖像信息，而無需購買紅外、激光、可見光等其他遙感設備，具有廣闊的應用前景。目前，船載雷達溢油監測技術的發展還處于起步階段。

發明內容

本發明的目的在于提供一種基于局部自適應閾值的船載雷達圖像溢油監測方法，對船載雷達圖像進行去噪、平滑化、局部對比度增強等處理，提高油膜內外區域的對比度，從而得到清晰可辨、準確的溢油分布圖像，且無需人工干預，提高油膜識別效率。

為實現上述目的，本發明的技術方案如下：

一種基于局部自適應閾值的船載雷達圖像溢油監測方法，其特征在于，包括以下步驟：

步驟S01：對船載雷達圖像進行坐標系統變換，并進行抑制同頻干擾噪聲的預處理，包括以下步驟：

步驟S11：對船載雷達圖像進行坐標轉換，從極坐標系統轉換至平面直角坐標系統，得到平面直角坐標系統下的雷達圖像，極坐標系統是以物體到原點的距離為極距、以方位角為幅角，平面直角系統以方位角為橫軸、以距離為縱軸；

步驟S12：對步驟S11中的平面直角坐標系統下的雷達圖像，應用改進的Prewitt算子，進行卷積運算，增強圖像中同頻干擾噪聲的特征，得到卷積圖像；

步驟S13：對步驟S12中的卷積圖像，應用魯棒自適應閾值法，進行二值化分割，得到二值化圖像，從而提取同頻干擾噪聲；

步驟S14：為了抑制同頻干擾噪聲，應用步驟S13中的二值化圖像得到的同頻干擾噪聲位置，對步驟S11的平角直角坐標系統下的雷達圖像進行線性內插降噪，從而剔除雷達圖像中的同頻干擾噪聲，得到降噪后的圖像；

步驟S02：對步驟S14中的降噪后的圖像進行海浪灰度強度平滑，從而平滑海浪灰度分布近強遠弱的特征，得到平滑的雷達圖像，包括以下步驟：

步驟S21：對步驟S14中的降噪后的圖像進行計算，得到灰度強度矯正圖；

步驟S22：為了對降噪后的圖像進行平滑，將步驟S14中得到的降噪后的圖像與步驟S21中得到的灰度強度矯正圖進行減運算，從而平滑海浪灰度分布近強遠弱的特征，得到灰度強度分布矯正圖；

步驟S03：對步驟S22中得到的灰度強度分布矯正圖進行局部對比度增強，提高雷達圖像中油膜內外區域的對比度，得到灰度強度對比度增強圖；

步驟S04：采用改進的局部自適應閾值方法，根據步驟S03中的灰度強度對比度增強圖，對海上溢油進行識別，包括以下步驟：

步驟S41：采用如下改進的局部自適應閾值法，根據步驟S03中的灰度強度對比度增強圖，對海上溢油進行初步識別，得到平面直角坐標系統下的能區分溢油區域的初步識別圖