化反熵和散射熵所組成 的極化參數(shù)組合值,該極化參數(shù)組合值中同時包含了反射熵和極化反熵這兩個數(shù)值,同時, 由于反射熵和極化反熵的組合形式并不唯一,因此極化參數(shù)組合值可能是有多個。具體的, 極化參數(shù)組合值可以是如下的一種或多種,HA、H(1-A)、(l-H)A,和(1-H) (1-A),其中,Η為 散射熵,Α為極化反熵。第一種是ΗΑ,第二種是H(l-A),第三種是(l-H)A,第四種是(1-Η) (1-A)〇
[0080] 在進行溢油檢測的時候,可以使用不同的極化參數(shù)組合值共同進行,也可以是只 使用某一種極化參數(shù)組合值進行。如,可以組合HA和(1-H)(1-A)進行溢油檢測,也可以 組合H(l-A)和(l-H)A進行溢油檢測。這些檢測方式中,較為合理的是使用組合(l-H)A、 (1-H) (1-A)進行溢油檢測。
[0081] 當(dāng)然,由于不同的極化參數(shù)組合值對溢油的表現(xiàn)不一(也可以說不同的極化參數(shù) 組合值對不同溢油區(qū)域、狀況的表現(xiàn)敏感程度不同),在具體進行溢油檢測的時候,可以先 使用這些極化參數(shù)組合值進行比較和分析,也就是先進行第二溢油檢測,根據(jù)檢測的結(jié)果 來確定應(yīng)當(dāng)使用何種極化參數(shù)組合值進行第一溢油檢測。即,步驟S104,所述使用所述極化 參數(shù)組合值進行第一溢油檢測包括:
[0082] 選擇檢測程度超過閾值的極化參數(shù)組合值進行第一溢油檢測,其中,所述檢測程 度是分別使用HA、H(l-A)、(l-H)A,和(1-H) (1-A)對候選采樣樣本進行第二溢油檢測后得 到的,其中Η為散射熵,A為極化反熵。
[0083] 需要說明的是,第二溢油檢測可以理解為針對非目標(biāo)采樣樣本的采樣樣本進行的 檢測,此種情況下,主要是考慮到某種(如某海域,某海水類別等)溢油區(qū)域(溢油樣本)有 其特有的屬性,使用四種極化參數(shù)組合值對不同種溢油區(qū)域進行檢測的時候,不同極化參 數(shù)組合值的檢測明顯程度(主要指區(qū)分噪聲的程度)不同。如針對第一種溢油區(qū)域,HA和 H(l-A)檢測結(jié)果較為明顯,對于第二種區(qū)域,(l-H)A,和(1-H) (1-A)的檢測結(jié)果較為明顯。 因此,可以先使用這四種極化參數(shù)組合值分別針對某一種溢油區(qū)域(候選采樣樣本)進行 檢測,并且通過分析檢測結(jié)果,來確定哪種極化參數(shù)組合值對該種溢油區(qū)域進行檢測更有 有利,在確定了之后(確定了檢測程度超過閾值的極化參數(shù)組合值后),便可以使用檢測程 度超過閾值的極化參數(shù)組合值來執(zhí)行第一溢油檢測,其中目標(biāo)采樣樣本是屬于候選采樣樣 本中的一個。
[0084] 當(dāng)然,第一溢油檢測和第二溢油檢測可以是同一個檢測(此時,候選采樣樣本和 目標(biāo)采樣樣本是同一個樣本),也就是分別使用各個極化參數(shù)組合值對目標(biāo)樣本進行檢測, 并且選擇檢測程度(檢測的明顯程度,主要指是否能夠有效區(qū)分噪聲)足夠好的極化參數(shù) 組合值作為最終的檢測結(jié)果。具體的,步驟S104還可以理解為:分別使用HA、H(1-A)、(1-H) A,和(1-H) (1-A)進行第一溢油檢測,并且使用這四個檢測結(jié)果(HA的檢測結(jié)果、H(l-A)檢 測結(jié)果、(l-H)A檢測結(jié)果,和(1-H) (1-A)檢測結(jié)果)中,檢測程度(檢測的明顯程度,主要 指是否能夠有效區(qū)分噪聲)足夠好的檢測結(jié)果所對應(yīng)的極化參數(shù)組合值進行溢油檢測,并 且將這個檢測程度足夠好的檢測結(jié)果作為溢油檢測的最終結(jié)果。
[0085] 具體的,散射熵如果低于某個具體的閾值,則會導(dǎo)致檢測出的結(jié)果出現(xiàn)明顯的 造成,因此,在進行檢測之前,應(yīng)當(dāng)先判斷散射熵是否超過預(yù)定的閾值,該閾值通常在 0. 6-0. 75之間,優(yōu)選的,該閾值為0. 7。如果散射熵高于0. 7,則可以執(zhí)行步驟S104,S卩,只 有散射熵大于〇. 7的時候,使用極化反熵進行檢測才有意義。相應(yīng)的,如果散射熵小于或等 于0. 7,則應(yīng)當(dāng)只使用散射熵來進行溢油檢測。
[0086] 下面,對本申請所提供的基于極化分解技術(shù)的溢油檢測方法進行整體性說明:可 以分為如下幾個步驟:
[0087] 11,極化相干矩陣的計算,
[0088] 通過對全極化的SAR數(shù)據(jù)計算,得到極化相干矩陣[T]3X3。
[0089] 12.極化參數(shù)分解計算,
[0090] 基于Cloude1986年提出了相干矩陣的特征矢量分析方法,是能夠包含所有散射 機制的分解定理。據(jù)該分解方法,可由極化相干矩陣的特征值及特征向量產(chǎn)生三個具有明 顯物理含義的特征參量:散射角α、散射熵Η及極化反熵A。
[0091] 其中,關(guān)于散射角α的計算,
[0092] 散射角α的值與散射過程的物理機制相互聯(lián)系,對應(yīng)著從奇次散射(表面散射) (α=0° )到偶極子散射(體散射)(α=45° )到偶次散射(二面角散射)(α=90° ) 的變化。
[0093] 其中,關(guān)于散射熵Η的計算,
[0094] 散射熵(Entropy)(0彡Η彡1)表示了散射介質(zhì)由各向同性散射(Η= 0)到完全 隨機散射(Η= 1)的隨機性。
[0095] 若Η值很低(Η< 0. 3),則系統(tǒng)弱去極化,優(yōu)勢散射機制為最大特征值對應(yīng)的特征 向量;若Η值很高,則說明目標(biāo)去極化效應(yīng)較強;若Η值為1,則極化信息為0,目標(biāo)散射實際 上是一個隨機噪聲過程。計算公式為:
[0096]
口1=人1八入1+人2+人3),其中:人1、人2、人3為相干矩陣的特征向量;
[0097] 其中,關(guān)于極化反熵Α的計算,
[0098] 極化散射熵提供了同一分辨單元內(nèi)總體散射機制的信息,然而,在低熵或中等熵 λ2,λ3)情況下,散射熵不能提供有關(guān)兩個較小特征值λ2,λ3之間的關(guān)系,此時需 進一步考慮極化反熵Α。極化反熵的計算式如下:
[0099]
其中,12和λ3為C3矩陣的特征向量;
[0100] 反熵Α反映了Cloude分解中優(yōu)勢散射機制以外的兩個相對較弱的散射分量之間 的大小關(guān)系,是極化熵的補充參量。僅當(dāng)Η> 0. 7時,A(極化反熵)才可作為進一步識別 的來源,否則A包含過高的隨機噪聲。Η(散射熵)值變大,則極化可分類別數(shù)下降。Η值越 大,則Α作為散射分類意義明顯。
[0101] 運用散射熵、反熵的乘積組合形成極化特征譜,具有4個部分,分為一種散射參數(shù) 為(Ι-Η)α-Α);-種散射機制為主導(dǎo),另兩種散射相對較小的參數(shù)為H(l-A);兩種散射相 對為HA;單次、偶次、隨機散射相對一致為A(l-H)。
[0102] 13.極化分解參數(shù)組合分析與溢油信息提取,
[0103] 計算極化分解參數(shù)Η與A,同時計算他們的結(jié)合值,當(dāng)熵Η的取值大于0. 7,計算極 化參數(shù)Η與Α,并對Η與Α的組合進行計算,得到HA、(1-H)A、H(l-A)、(1-Η) (1-Α),分析這 四個參數(shù)對溢油的表現(xiàn),獲得最利于溢油信息提取的極化參數(shù)(最能夠有效區(qū)分、鑒別出 噪聲的極化參數(shù)),利用支持向量機(SVM),進行溢油信息的提取。
[0104] 下面,以一個具體的實例來說明本申請所提供的基于極化分解技術(shù)的溢油檢測方 法。
[0105] 1,計算極化分解參數(shù)Η與A,同時計算他們的結(jié)合值,得到圖2-7 (圖2為Η的結(jié) 果,圖3為A的結(jié)果,圖4為HA的結(jié)果,圖5為(1-H)A的結(jié)果,圖6為H(l-A)的結(jié)果,圖7 為