基于極化特征的SAR溢油檢測研究.pdf

1、近年來，海上突發(fā)性溢油事故頻發(fā)，如何有效地對海上溢油事故進行監(jiān)控已受到人們越來越多的關(guān)注。傳統(tǒng)的監(jiān)測手段成本較高、監(jiān)測范圍有限、易受天氣影響等，難以滿足大范圍、實時監(jiān)測要求。合成孔徑雷達(Synthetic Aperture Radar,SAR)是主動式微波成像雷達，具有全天時、全天候、高分辨率等特點，是目前國內(nèi)外公認的檢測海洋溢油最理想的傳感器之一。
　　在單極化SAR溢油檢測領(lǐng)域，國內(nèi)外專家學(xué)者已經(jīng)取得了一定的研究成果。相比于

2、單極化SAR，全極化SAR圖像不僅能體現(xiàn)海面目標(biāo)的后向散射特征、幾何特征以及紋理特征，還能體現(xiàn)目標(biāo)的極化特征。因此，全極化SAR圖像更能反映海面目標(biāo)的物理特性。本文對全極化SAR溢油檢測的問題開展了相關(guān)研究，主要研究結(jié)果歸納如下:
　　1.引入極化特征P和單次散射相對差異度(Single Bounce Eigenvalue RelativeDifference，SER D)作為溢油檢測特征參數(shù)。P參數(shù)能夠反映海面鏡面散射機制在總散

3、射機制中所占比重，而SERD與海面粗糙程度有關(guān)。相比于海水表面，油膜區(qū)域鏡面散射機制相對較強，且表面粗糙度較低。故根據(jù)兩種特征值的不同可以區(qū)分溢油與海水。
　　2.C波段全極化SAR溢油檢測效果優(yōu)于L波段。本文利用1994年德國北海溢油實驗期間采集的全極化SIR-C數(shù)據(jù)，從10種不同極化特征的角度，對比分析了C波段和L波段的溢油檢測效果，實驗發(fā)現(xiàn):C波段下極化特征對海面粗糙度更敏感，能夠更好地體現(xiàn)海面不同的散射機制。利用極化特征進

4、行溢油檢測，C波段明顯優(yōu)于L波段。
　　3.在前文結(jié)論基礎(chǔ)上，本文進一步對比C波段下10種極化特征的油水區(qū)分效果。通過計算C波段下不同極化特征的油水對比度，發(fā)現(xiàn)其中基準高度、同極化相關(guān)系數(shù)、一致性系數(shù)以及極化特征P等4種極化特征有較高的油水對比度，能夠作為溢油檢測的有效特征參量。
　　4.發(fā)展了基于極化特征和人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的溢油檢測算法。根據(jù)海面溢油SAR極化特征分析結(jié)果，以基準高度、同極化相關(guān)系數(shù)、一致性系數(shù)、極化特征P以及