[发明专利]利用高分辨率卫星影像识别船舶违规关闭AIS行为的方法

权利要求书

1.一种利用高分辨率卫星影像识别船舶违规关闭AIS行为的方法，其特征在于，步骤如下：

S1、获取高分辨率卫星在t时刻采集的某片水域的卫星影像，并将其与包含有该片水域的电子地图相叠加，以剔除卫星影像中的陆地部分；

S2、将具有多波段特征的卫星影像转换为对水体敏感的灰度图，以区分水体部分和水体中的各条船舶；根据卫星影像自带的地理信息，得到每条船舶中心位置处的经度和纬度(x_s,y_s)，作为表征船舶在卫星影像采集时刻下的地理位置；

S3、在进行步骤S1的同时，根据卫星影像的拍摄范围从海事AIS数据库中调取同一片水域在t-1min至t+1min的时间段内的所有船舶的AIS数据，以提取每一条合规开启AIS的船舶的动态定位数据，进而得到每一条合规开启AIS的船舶在t-1min至t+1min的时间段内的航行轨迹：[(t₁,x₁,y₁)，(t₂,x₂,y₂)，(t₃,x₃,y₃)......(t_n,x_n,y_n)]，其中，t_n为数据采集时刻，x_n为t_n时刻某船舶的经度，y_n为t_n时刻某船舶的纬度；

S4、通过对每条合规开启AIS的船舶在t时刻前的位置(t_a,x_a,y_a)和在t时刻后的位置(t_b,x_b,y_b)进行线性插值计算：

x_AIS＝((t-t_a)×x_b+(t_b-t)×x_a)/(t_b-t_a)；

y_AIS＝((t-t_a)×y_b+(t_b-t)×y_a)/(t_b-t_a)；

得到每条合规开启AIS的船舶在t时刻的位置(t,x_AIS,y_AIS)；

S5、对由步骤S2得到的各条船舶在t时刻下的位置与由步骤S4得到各条船舶在t时刻下的位置进行比，将与步骤S2中某条船舶距离偏差最小的合规开启AIS的船舶作为与之匹配的同一条船舶，最终未匹配的船舶即代表未合规开启AIS的船舶。

2.根据权利要求1所述的利用高分辨率卫星影像识别船舶违规关闭AIS行为的方法，其特征在于，步骤S2的具体实施步骤为：

S201、将卫星影像分离为不同波段的图像，进而选取对水体敏感的单一波段的图像作为灰度图，或通过对多个不同波段的图像进行组合得到对水体敏感的灰度图；

S202、设定区别水体和船舶的灰度阈值，以将灰度图中大于灰度阈值的像素定义为水体像素并赋值为0，小于或等于灰度阈值的像素定义为船舶像素并赋值为1，进而得到水体显示为黑色，船舶显示为白色的船舶识别图像；

S203、根据由步骤S202处理得到的船舶识别图像，将所有相邻的船舶像素定义为同一条船舶；并根据卫星影像自带的地理信息，将构成同一条船舶的全部船舶像素的经度和纬度分别进行求和并取平均值，得到表征船舶的中心像素的经度和纬度(x_s,y_s)。

3.根据权利要求2所述的利用高分辨率卫星影像识别船舶违规关闭AIS行为的方法，其特征在于，在步骤S201中，灰度图为对绿光波段图像和红外波段图像进行归一化水体指数计算得到的灰度图；其中，归一化水体指数NDWI的计算公式为：NDWI＝(DN_绿-DN_红外)/(DN_绿+DN_红外)。

4.根据权利要求1所述的利用高分辨率卫星影像识别船舶违规关闭AIS行为的方法，其特征在于，步骤S5的具体实施方法为：对每一个卫星影像识别到的船舶位置(x_s,y_s)和每一个合规开启AIS船舶的位置(x_AIS,y_AIS)，计算距离上的偏差d：d＝sqrt((x_s-x_AIS)²+(y_s-y_AIS)²)；每一轮计算后，取d值最小的一对船舶作为完成匹配的相同船舶，并将该对船舶数据剔除，继续下一轮计算和匹配，直至所有合规开启AIS的船舶完成匹配，最终留下的未能匹配的船舶即代表未合规开启AIS的船舶。