[发明专利]一种离岸流检测方法、系统、介质、设备及终端

说明书

本发明属于计算机视觉领域和安全保障技术领域，公开了一种离岸流检测方法、系统、介质、设备及终端，利用Sentienl‑1双极化SAR影像检测裂流，结合VH和VV极化数据对裂流特征进行增强处理，通过边缘检测算子和阈值分割法检测SAR图像中的裂流。本发明从Sentienl‑1双极化SAR影像来检测葡萄牙海岸附近发生的离岸流，利用VH和VV极化数据的极化差对影像中的离岸流特征进行增强处理，进而通过边缘检测算子和阈值分割法提取SAR图像中的离岸流，该方法取得了较好的检测效果，能够有效增强裂流特征，实现从SAR影像中提取出离岸流的面积、延伸长度和流向以及从SAR影像中检测裂流的分布。

技术领域

本发明属于计算机视觉领域和安全保障技术领域，尤其涉及一种离岸流检测方法、离岸流检测系统、计算机可读存储介质、计算机设备及信息数据处理终端。

背景技术

离岸流又称为裂流，是由于海浪破碎和不均匀浅滩地形共同作用产生的范围小却强而集中的表面流。在沙坝沟槽、岬角、凸出结构物附近容易发生离岸流，持续不断的破碎波浪造成水体在海岸带堆积，水体通过集中路径回流入海，流向几乎与海岸垂直，且持续时间短、流速快。裂流头、裂流流颈、沿岸流、裂流补偿流构成了整个离岸流系统。离岸流发生时其表面平静具有迷惑性，可快速将不谨慎的游泳者卷入深水，据美国国家海洋与大气管理局统计，离岸流是海滩溺水事故的主要原因，但一直没有得到民众的广泛认知。近年来，离岸流越来越受到各国学者们的重视，开展了丰富的研究。

在早期人们从野外观测、数字图像和视频中对裂流进行观测。近年来，多采用超高频岸基雷达对离岸流进行监测，这种方式能够在短时间内及时反映海域情况，获得传统设备难以获得的信息。

海洋雷达可以提供海流的径向速度特征，并增强海面粗糙度的雷达回波强度，从而对海流进行成像。Haller等人证明了X波段和水平极化的海洋雷达检测裂流特征的能力。Trizna利用海洋相干雷达收集了4个月的数据，并展开了对裂流特征的检测与分析。

然而，海洋雷达只能在特定的海滩上设置仪器进行观测，探测范围有限，并且数据不对公众开放，难以获取。微波遥感技术是监测海流的一种可行的方式。其中，合成孔径雷达(Synthetic Aperture Radar，SAR)具有全天时、全天候、高分辨率、多极化方式等优势。海面的雷达回波对海面微尺度波及其变化非常敏感，雷达通过发射并接收来自海面的雷达回波，便可以捕捉海洋表面流，因此SAR可用于离岸流的识别与检测。

Da Silva从葡萄牙西海岸的两个星载SAR数据(ENVISAT ASAR和ERS-2SAR)中识别出了离岸流特征，并使用了一个简单的风比较模型进行了SAR图像诊断。Arry Retnowati在Parangtritis海滩的ALOS PALSAR Fine Beam Single(FBS)HH极化图像上识别和检测出裂流的破碎波区和冲浪带。

通过超高频岸基雷达的方式检测离岸流，在时空上均具有较高的测量精度，但其测量空间范围有限，只能在指定海岸的附近建站，且难以在环境恶劣的海岸建站，仪器的维护成本较高。相比之下，从卫星遥感影像中检测离岸流的方式，在空间上可以实现较高的测量精度，并且可以实现在卫星覆盖海域内检测出裂流的可能，使得在地理空间上的研究范围更广，且该方式的成本较为低廉，但它需要从海量影像中进行筛选存在裂流的影像，并且无法在时间线上检测裂流从发生到结束的过程。利用星载SAR数据检测裂流的研究还比较少，并且现有研究没有充分利用星载SAR的多极化能力，仅从单极化影像中发现过裂流。而Sentinel-1A卫星的高分辨率SAR数据可以提供宽刈幅和双极化能力，因此，亟需设计一种基于Sentienl-1双极化SAR数据的离岸流检测方法。

通过上述分析，现有技术存在的问题及缺陷为：

(1)目前通过超高频岸基雷达的方式检测离岸流测量空间范围有限，只能在指定海岸的附近建站，对于未建站的海域无法开展对离岸流的检测工作。