基于面向对象和模糊逻辑的SAR溢油检测算法.pdf

第 38卷 第 1期 海 洋 学 报 VoL38。No．1 2016年 1月 HaiyangXuebao January2016 苏腾飞，李永香 ，李洪玉．基于面向对象和模糊逻辑 的SAR溢油检测算法[J]．海洋学报 ，2016，38(1)：69—81，doi：10．3969／j ． issn．0253-4193．20l6．01．007 SuTengfei，LiYongxiang，LiHongyu．SeaoilspilldetectionmethodbySARimageryusingobject-basedimageanalysisandfuzzylogic EJ]．HaiyangXuebao，2016，38(i)：69—81，doi：10．3969／j．issn．0253—4193．2016．01．007 基于面向对象和模糊逻辑的SAR溢油检测算法 苏腾飞 ，李永香 ，李洪玉 (1．内蒙古农业大学 水利与土木建筑工程学院，内蒙古 自治区 呼和浩特 010018；2．国家海洋局第一海洋研究所，山 东青岛266061；3．内蒙古师范大学 地理科学学院，内蒙古 自治区 呼和浩特 010022) 摘要：星载合成孔径雷达 (SyntheticApertureRadar，SAR)具有全天 时、全天候 的工作能力，已被众 多 学者认为是非常适合探测海面溢油污染的遥感器。然而在 SAR影像 中经常出现 “类油膜”现象，这严 重干扰了SAR溢油检测的精度。因此，如何有效区分SAR影像 中的油膜和类油膜 ，对提升溢油检测 精度具有重要意义。本文利用面向对象图像分析的方法，从 20景ENVISATASAR影像 中提取了较 多的溢油和类油膜样本，对其基于对象的形状、物理和纹理特征进行 了综合分析，找出了适合 区分溢 油和类油膜 的特征量。利用特征分析的结论，本文建立 了一种基于模糊逻辑的溢油检测算法。该算 法可以有效区分 SAR影像中的溢油和类油膜 ，还可以给 出暗斑被判定为溢油的概率。溢油检测实验 说 明，本文方法能够得到令人满意的效果。 关键词：合成孔径雷达；特征分析；溢油分类；面向对象图像分析；模糊逻辑 中图分类号 ：TP753 文献标志码 ：A 文章编号 ：0253—4193(2016)01—0069—13 而有效指导海上溢油清理工作。 1 引言 溢油的存在会抑制海面 Bragg波，从而在 sAR 海洋溢油事故监测是海洋溢油污染防治 中非常 影像中以 “暗区域”的形式呈现_2]。但在 SAR影像 重要的环节。传统监测方式，如飞机、船舶、浮标等， 中，存在很多 “类油膜”现象，例如低风速区、锋面、雨 实施成本较高、观测范围有限，难 以满足海洋监测中 团等，给 SAR影像溢油识别带来 困难 ，甚至造成误 大面积、实时监测 的要求[1]。卫星遥感技术 的兴 判 [2]。因此，发展 SAR溢油检测算法，区分类油膜 起，为这一难题提供了有效的解决方案。众多学者的 现象，对客观、准确的溢油监测具有重要意义。 研究表 明，合成孑L径雷达 (SyntheticApertureRadar， 近年来，经过众多学者 的不断努力，已经形成 了 SAR)是溢 油遥 感监测 的最 为有 效 的遥感器 之 较为成熟的 SAR溢油检测技术流程 ]：(1)暗斑检 一 _2 j 。 星载 SAR具有全 天时、全