59 中国设备工程Engineering hinaCPlant 中国设备工程 2017.04(下) 1  SAR 图像舰船尾迹检测的意义 为了保卫海域及岛屿的主权，监测是否有其他国家的舰船侵入我国海域进行军事活动是十分重要以及必要的。 雷 达(Radio Detecting and Ranging, RADAR)是一种基本的无线电探测装置。它可实现对目标的探测和定位，在军事领域起着十分重要的作用。随着科技的发展与进步，合成孔径雷达(Synthetic Aperture Radar, SAR)技术也日益成熟，其可获取更多的信息。SAR 是利用一个小天线沿着长线阵的轨迹等速移动并辐射相参信号 , 把在不同位置接收的回波进行相干处理 , 从而获得较高分辨率的成像雷达。其具有全天时、全天候的观测能力。 SAR由于其全天时全天候的特性可以广泛应用在海洋遥感中。研究人员现利用海洋 SAR 图像进行舰船检测。为了在短时间内有效地检测舰船及舰船尾迹，关于自动检测算法的研究十分重要且有意义。 一般来说，检测舰船及舰船尾迹都十分有必要；但有时研究人员们对于检测舰船尾迹更感兴趣，因为通过检测尾迹从而来发现舰船目标有如下优点。 (1)在SAR图像中，舰船尾迹结构通常比舰船本身大许多，而且更为明显，可以更容易进行检测和识别；(2)舰船尾迹可以用于估计运动舰船的实际位置、航速和航向。比如说湍流尾迹的方向可以帮助人们确定舰船运动的方向；开尔文臂的波长可以用于估计舰船的速度等；(3)舰船尾迹可以用于检测神秘舰船。所谓的神秘舰船，比如说潜艇等。对于神秘舰船，由于它在水下运动，在 SAR 图像上并不可见。但在某些情况下，潜艇等神秘舰船可以在海面上产生尾迹图像。因此，尾迹检测技术可以用于神秘舰船的研究，对于国防有重大意义。 早在20世纪80年代科学家们已经发现SAR 图像上运动舰船存在四种尾迹表现形式：开尔文 (Kelvin)尾迹、湍流尾迹、窄 V 型尾迹与内波尾迹，其尾迹结构如图 1 所示。开尔文尾迹由两个臂构成，在 SAR 图像上呈亮线，其半张角为 19.5o。窄 V 型尾迹同样由两个臂构成，在SAR图像上呈亮线，但多数情况下亮度小于开尔文尾迹，其半张角为4o。湍流尾迹可以推算出航迹的方向，在SAR图像上呈暗线。在SAR图像上观测到开尔文尾迹很少能够两个开尔文臂都观测到，另外很少能够观测到开尔文尾迹中的横波。在SAR图像中最常见的尾迹形式是沿着舰船轨迹的一条灰度较暗的窄线，为湍流尾迹。窄 V 型尾迹要求海面特别平静，水面舰船的内波尾迹并不总是存在的，所以在SAR图像中并不常见。因此在此论文中，主要检测开尔文尾迹以及湍流尾迹。 图 1  舰船波模式图 真 实 的 海 面 SAR 图 像 如 图 2 所 示。 可 以看到检测尾迹比检测船只更为容易且有效，因为舰船的尺寸比舰船尾迹的尺寸小得多；但有的尾迹结构的信息并不完全，比如最左边的尾迹，只有一个开尔文臂与湍流尾迹可见；中间区域的舰船尾迹相互交织，将为检测带来困难。 SAR 图像舰船尾迹检测及其讨论 杨彦轲  (成都七中高 2015 级 11 班，四川  成都  610000) 摘要：为了保卫国家海洋领域的安全，利用 SAR 图像进行舰船尾迹的检测是十分有必要的。本文首先探讨了检测舰船尾迹的意义及难点并且对于尾迹结构进行了分析。对于原始 SAR 图像，利用数学软件 MATLAB 使用传统的 Radon 变换方法检测出了开尔文尾迹及湍流尾迹。最后探讨了弱尾迹与不规则尾迹的检测识别，并且讨论了利用深度学习的方法检测舰船尾迹的可能性。