关键词：
海冰参数信息
图像处理与分析
软件系统
冰期监测
数据融合
摘要：
在季节性寒区海域,海冰对海洋平台结构与海洋开发生产带来了巨大挑战。对海冰参数信息进行实时、准确的连续监测既是海洋管理的重要组成部分,又是确保海洋开发安全的重要途径。在现阶段的近海工程中,卫星遥感、雷达探测、视频拍摄等技术可为海冰监测活动提供大量的原始图像信息。本文通过集成和改进计算机图像处理和图像分析的相关技术,实现了能够分别从卫星图像、雷达图像和视频图像提取海冰参数信息的基于立体监测的海冰图像处理与分析软件系统。
根据处理图像种类的不同,本文所实现的软件系统可被划分为三个子系统。通过使用二值化、腐蚀膨胀、中值滤波、直方图均衡化、线性灰度变换等计算机图像处理技术及边界追踪、八方向最大连通区域、特征匹配等计算机图像分析技术,本文实现了从三种源图像中提取海冰密集度、海冰尺寸、海冰厚度及海冰流速等海冰参数信息。
在卫星图像子系统中,本文所提出的标定板投票算法可根据图像颜色信息,高效的将复杂的卫星图片内容归类为陆地、海冰或海水；边界追踪算法可直接从卫星图像中自动提取海岸线坐标及海冰、海水分界线。在雷达图像子系统中,根据雷达信号反射波的强弱变化,本文在兴趣区域标定的基础之上,提出了带状分割多尺度阈值算法以获得更为准确的海冰密集度和海冰尺寸信息；通过分块使用图像特征差异匹配求得海冰漂流速度场；通过使用直方图均衡化算法增强雷达图像的细节信息并从二维图像中推算海冰厚度。在视频图像子系统中,本文实现了自动分割非冰区域、“Ⅰ”型卡尺标定及图像关键特征匹配等功能,以提高海冰参数计算的准确性和计算效率
本文所实现的系统被应用于我国渤海JZ20-2油气田开发平台之上,并于连续两年进行了全冰期的监测。通过现场实验,从监测图像中获得了大量的海冰状态与运动信息。经过数据结果的交叉比较,提出了多尺度数据校验与数据融合模型,并证明根据本文所提出图像处理与分析算法可准确、高效的得到海冰参数信息,该系统也为海冰现场监测及冰情预报提供了专业化的业务支持软件。
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