一种基于极化SAR数据融合的海面溢油分割方法.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局*CN102609709A*(12)发明专利申请(10)申请公布号CN102609709A(43)申请公布日2012.07.25(21)申请号201210024538.7(22)申请日2012.02.03(71)申请人清华大学地址100084北京市海淀区100084-82信箱申请人北京空间飞行器总体设计部(72)发明人殷君君杨健张庆君李延齐亚琳(74)专利代理机构北京众合诚成知识产权代理有限公司11246代理人朱琨(51)Int.Cl.G06K9/46(2006.01)权利要求书权利要求书2页2页说明书说明书1010页页附图附图77页(54)发明名称一种基于极化SAR数据融合的海面溢油分割方法(57)摘要本发明公开了合成孔径雷达海洋遥感应用技术领域中的一种极化SAR数据融合的海面溢油图像分割方法。该方法首先构造基于分割区域最大后验概率准则的活动轮廓能量泛函，并将分割区域的分布表示成Gibbs先验概率模型，然后将活动轮廓模型嵌入到高维的水平集函数中，利用Euler-Lagrange公式得到发展方程，模型中包含CFAR边缘检测加权的边界长度项和融合数据统计距离项。同时，本发明提出了确定演化参数的方法，结合油膜衰减特性初始化的水平集函数，通过方程演化得到分割结果。发明可以有效的融合各种SAR、极化SAR数据，实现了对海面暗区域的自动分割。CN102697ACN102609709A权利要求书1/2页1.一种基于极化SAR融合数据的海面溢油分割方法”，其特征是所述方法包括：步骤1：选取不同合成孔径雷达数据源对海面溢油图像的监测数据；步骤2：根据选取的监测数据确定所述图像的散射相干矩阵；步骤3：依据活动轮廓法对所述图像进行分割。2.根据权利要求1所述的方法，其特征是所述散射相干矩阵为分块对角矩阵，具体形式为其中，Ci为1×1、2×2或3×3的半正定Hermitian矩阵，i＝1，2，...，n，n为半正定Hermitian矩阵的个数，并且T满足P(T|V)＝P1(C1|V1)P2(C2|V2)...Pn(Cn|Vn)，P(·)是矩阵T的概率密度分布函数，V＝E(T)是散射相干矩阵T的均值，Pi(·)是矩阵Ci的概率密度分布函数，Vi＝E(Ci)是矩阵Ci的均值。3.根据权利要求1所述的方法，其特征是所述步骤3具体是：步骤101：利用活动轮廓曲线c将所述图像分割成2个区域；2步骤102：利用公式g＝(1+k)/(1+k(R/Tf))计算每个分割区域的边缘截止函数；其中，g是边缘截止函数，R是由恒虚警率边缘检测算子得到的所述图像边缘密度，Tf由虚警率得到的边缘检测阈值，k是设定常数；步骤103：根据公式计算所述图像分割后的分割能量函数；其中，c为活动轮廓曲线，u、λ1和λ2为设定常数，V1和V2分别是分割区域的均值，length(c)表示分割边界的长度，∫inside(c)(·)dxdy和∫outside(c)(·)dxdy分别表示对活动轮廓曲线c内和活动轮廓曲线c外所有的像素点进行积分，Tr(·)表示求矩阵的迹，(x，y)是图像中的像素点的坐标，T(x，y)表示像素点的散射相干矩阵；步骤104：将所述分割能量函数嵌入到水平集函数φ(x，y)中，令λ＝λ1＝λ2，得到水平集分割能量泛函为其中，Ω是待分割的图像区域，δ(·)表示Dirac函数，表示求φ(x，y)的梯度，H(·)是Heaviside函数；步骤105：初始化水平集函数并设定水平集函数的发展方程的参数；2CN102609709A权利要求书2/2页所述初始化水平集函数具体是设定所述设定水平集函数的发展方程的参数具体是设定t＝0、λ＝10、k＝9并且利用公式计算u的值，Ωh为选定的均匀区域；其中，t为迭代初值；步骤106：计算每个分割区域的均值；其计算公式分别为和步骤107：利用公式更新水平集函数；其中，t＝0，1，2...为迭代次数，dt为步长并设定dt＝0.5；为水平集函数的发展方程其中，div(·)表示求向量的散度；步骤108：判断|φt+1-φt|＜ε是否成立，如果|φt+1-φt|＜ε成立，则执行步骤109；否则，令t＝t+1，返回步骤106；其中，ε为设定阈值；步骤109：分割结束。3CN102609709A说明书1/10页一种基于极化SAR数据融合的海面溢油分割方法技术领域[0001]本发明属于合成孔径雷达(SAR)海洋遥感应用技术领域，尤其涉及一种基于极化SAR数据融合的海面溢油分割方法。背景技术[0002]随着人们在海上的活动越来越频繁，海面浮油已经成为了人们日益关注的重要环境污染问题。目前，海上溢油污染主要是由两种因素造成的，一是由重大事故造成的污染，如：油船事故和油气田平台的漏油事故；二是由油船在运输过程中的非法排放引起。由于卫星