[發明專利]一種簡縮極化SAR的海洋溢油檢測方法和系統

有效

• 申請號: 201910869853.1
• 申請日: 2019-09-16
• 公開（公告）號: CN110646795B
• 公開（公告）日: 2021-09-24
• 發明（設計）人: 張致齊;謝廣奇;王密;朱映
• 申請（專利權）人: 武漢大學
• 主分類號: G01S13/90
• 分類號: G01S13/90;G01S7/41;G06T7/136
• 代理公司: 武漢科皓知識產權代理事務所(特殊普通合伙) 42222
• 代理人: 王琪

本發明公開一種簡縮極化SAR的海洋溢油檢測方法和系統，包括以下步驟：首先提取簡縮極化SAR協方差矩陣；其次對簡縮極化協方差矩陣進行簡縮極化精致Lee濾波；接著對簡縮極化精致Lee濾波之后的簡縮極化協方差矩陣進行簡縮極化H/α分解得到簡縮極化熵(H)與簡縮極化各向異性度(A)，并且進行H(1?A)組合計算，得到簡縮極化熵與各向異性度聯合分布圖(HA)；最后通過基于高斯模型的最小誤差閾值法對聯合圖進行自動分割檢測，消除疑似溢油區域暗斑，得到溢油區域結果。該方法適用于簡縮極化SAR海洋溢油檢測，能夠過濾疑似溢油的暗斑區域，快速地檢測出海洋溢油區域。

技術領域

本發明屬于海洋遙感技術領域，具體涉及一種簡縮極化SAR的海洋溢油檢測方法和系統。

背景技術

海洋溢油會對海洋生態環境造成嚴重的威脅，是海洋污染主要的來源之一。海底油田的天然泄露，海底油田開采過程中的外漏，以及油輪泄露、碰撞事故頻發，都造成了嚴重的海洋溢油污染。2010年4月20日在墨西哥灣發生了一起海底油田開采過程中的油田泄露事故，該事故造成了大面積的原油泄漏，對生態的影響破壞持續至今。2018年1月6號，中國貨船與巴拿馬籍油輪“吉桑”號發生碰撞，導致“吉桑”號起火，在海面上形成了至少十公里的油污帶。此外由于海底油氣藏經常會發生烴類泄漏，這樣會在海洋表面形成油膜。對這些由海底油氣藏滲漏產生的油膜的檢測和追蹤，能夠幫助確定海底油氣藏的具體位置。因此及時準確地進行海洋溢油的檢測，不僅對海洋生態環境的保護具有重要的意義，而且能夠對遠景海底油田進行預測與范圍確定。

海洋面積約占地球面積的71％，我國海洋面積約300萬平方公里，此外海洋中很多地方人類難以到達。遙感衛星由于其成像面積廣、遠距離探測等優點，已經成為海洋溢油檢測的最主要的方式之一。而在不同的遙感衛星中，SAR由于其全天時、全天候、穿透能力強等特點，適合對海上的溢油目標進行檢測。海洋溢油在傳統的單極化SAR圖像上顯示為黑色暗斑。但是，不僅海洋溢油在SAR圖像上表現為黑色暗斑，很多疑似溢油現象(雨團，生物油膜、低風速區等)也表現為“暗斑”，因此利用單極化SAR進行海洋溢油檢測的時候經常會發生虛警。但是這些不同暗斑的極化信息存在差異，所以可以利用其極化特征進行區分，全極化SAR在溢油檢測過程中就能夠很好地過濾疑似溢油暗斑。但是全極化SAR的系統復雜度比較高，系統維護成本也比較高，此外其數據量比較大，幅寬相對較小，這些因素對全極化SAR數據的適用范圍存在一定的制約。

簡縮極化SAR是一種新興的極化SAR，其相對于單極化SAR能夠很好地保持地物的極化信息；相對于全極化SAR，其幅寬較大，數據量較少。因此簡縮極化SAR在海洋溢油檢測方面具有良好的潛力，可以利用簡縮極化SAR的極化特征對海洋溢油與疑似溢油進行區分檢測，過濾消除疑似溢油暗斑，檢測出海洋溢油區域。

發明內容

為了解決單極化SAR溢油檢測過程中，疑似溢油暗斑干擾的問題，以及全極化SAR數據量大，幅寬較小的不足的問題，本發明提出一種簡縮極化SAR的海洋溢油檢測方法，包含以下步驟：

S101，提取簡縮極化SAR協方差矩陣；

S102，對上述步驟獲取的簡縮極化協方差矩陣，進行簡縮極化精致Lee濾波；

S103，對上述進行簡縮極化精致Lee濾波之后的簡縮極化協方差矩陣進行簡縮極化H/α分解，得到簡縮極化熵H、簡縮極化各向異性度A；

S104，對上述步驟得到的簡縮極化熵、簡縮極化各項異性度進行組合計算，得到簡縮極化熵與簡縮極化各向異性度聯合圖；

S105，利用基于高斯分布的最小誤差閾值分割法對簡縮極化熵與簡縮極化各向異性度聯合圖進行自動閾值計算與分割，得到最終的溢油檢測結果。

進一步的，步驟S101通過兩種方式實施，一是從簡縮極化原始數據中提取簡縮極化協方差，二是通過對原始的全極化SAR數據進行模擬仿真，得到簡縮極化協方差數據，最終提取簡縮極化SAR協方差矩陣。