航海雷達監(jiān)測海面溢油方法與技術(shù)的研究.pdf

1、本文詳細闡述了研究航海雷達進行海面溢油監(jiān)測的目的與意義，著眼于雷達圖像的正確處理。應(yīng)用自主研發(fā)的航海雷達海洋溢油監(jiān)測系統(tǒng)于2010年7月31日下午2:36至3:26在大連716溢油事故現(xiàn)場，針對港池外殘留油膜區(qū)域進行圖像采集。利用Image強大的圖像分析與處理功能，對采集到的雷達圖像進行處理，探求最佳的圖像處理方法，并對該套系統(tǒng)的溢油監(jiān)測準確性進行實驗驗證，以開發(fā)實時的溢油識別軟件和監(jiān)測系統(tǒng)，趕超國際先進水平。
　　 基于雷達工

2、作原理、圖像低通濾波原理、圖像二值化處理、圖像傅里葉變換等理論，按照航海雷達海洋溢油探測系統(tǒng)的設(shè)計使用要求，主要工作內(nèi)容如下：
　　 一、對于航海雷達海洋溢油系統(tǒng)的使用進行了初步了解；針對航海雷達對海洋溢油監(jiān)測的相關(guān)原理進行深入了解；學習了Image圖像分析與處理軟件的特點及使用方法。
　　 二、對該套海洋溢油監(jiān)測系統(tǒng)進行多次調(diào)試，并于2010年7月31日下午2:36至3:26，應(yīng)用該套系統(tǒng)在大連716溢油事故現(xiàn)場對海面

3、殘留油膜進行監(jiān)測，圖像采集速度約為每分鐘28幅，采集到約900幅雷達圖像。
　　 三、利用Image圖像分析與處理軟件，對采集到的近900幅圖像進行處理，具體處理過程包括：
　　 1、平均處理。以分鐘為時間段，將每分鐘內(nèi)的約28幅圖像進行平均處理，共得到31幅平均圖像。平均處理對圖像具有一定的平滑作用，使圖像中物體輪廓更加清晰。
　　 2、濾波處理。斑點噪聲是雷達圖像普遍存在的影響因素，結(jié)合溢油回波信號為弱信號，

4、因此在濾波處理時采用低通濾波技術(shù)。在去除斑點噪聲的同時，低通濾波還可以對圖像進行平滑處理，進一步加強物體輪廓。
　　 3、二值化處理。利用Image中的柱狀圖功能，分別對31幅平均處理后的圖像的海面、油膜、港池、陸地和雨云（部分圖像）的灰度值分布的統(tǒng)計特性進行測量，確定了符合本套系統(tǒng)的閾值S，這也是本文的一大創(chuàng)新技術(shù)。根據(jù)確定的閾值S對圖像中的溢油區(qū)域進行二值化處理，得到了可以直觀區(qū)分油膜與海面的圖像，達到預(yù)期效果。
　　

5、 4、傅里葉變換。為探尋圖像在空間頻率域上處理，利用編制的傅里葉變換程序?qū)D像進行濾波處理。通過對比發(fā)現(xiàn)，濾波方框邊長設(shè)置為80個像素的時候，圖像頻率帶寬與圖像空間帶寬相當，最后所得到的圖像與經(jīng)過空間處理得到的圖像最相近，可達到相同的效果。
　　 航海雷達海洋溢油監(jiān)測系統(tǒng)可以實現(xiàn)全天候、全天時、全自動對海洋溢油進行監(jiān)測，與航天、航空監(jiān)測相比，具有成本低、維護方便等優(yōu)勢。本文所研究的海洋溢油監(jiān)測系統(tǒng)的圖像處理效果已經(jīng)達到國際先進