基于夜間燈光衛(wèi)星遙感數(shù)據(jù)光透捕作業(yè)漁船數(shù)量估算方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種基于夜間燈光衛(wèi)星遙感數(shù)據(jù)光透捕作業(yè)漁船數(shù)量估算方法，包括以下步驟：從衛(wèi)星整幅影像中裁切出漁場范圍內(nèi)的影像；將影像中可見光-近紅外波段的數(shù)字灰度值轉(zhuǎn)換成實際觀測輻射值；對影像中熱紅外波段進行云檢測，采用迭代閾值分割的方法確定云象元的閾值；對得到的云掩膜后的可見光-近紅外波的段影像進行分塊，并計算各個區(qū)塊的方差和最大類間方差法閾值，據(jù)此來判定區(qū)塊是否屬于漁區(qū)；對于漁區(qū)使用最大類間方差法閾值區(qū)分漁船及噪聲，并結合已知的船位數(shù)據(jù)，計算單艘光誘捕船的輻亮度值；計算該漁區(qū)光誘捕船的船只數(shù)量。本發(fā)明可在夜間進行有效的遙感監(jiān)測，對區(qū)域作業(yè)漁船數(shù)量進行估算。
【專利說明】基于夜間燈光衛(wèi)星遙感數(shù)據(jù)光透捕作業(yè)漁船數(shù)量估算方法

【技術領域】
[0001] 本發(fā)明涉及漁業(yè)遙感信息【技術領域】，特別是涉及一種基于夜間燈光衛(wèi)星遙感數(shù)據(jù) 光透捕作業(yè)漁船數(shù)量估算方法。

【背景技術】
[0002] 目前世界上人類所需求的近一半水產(chǎn)品主要來自于海洋捕撈作業(yè)。對漁船及捕撈 活動進行有效的監(jiān)測、控制和監(jiān)督，有利于規(guī)范漁船生產(chǎn)，防止?jié)O船進行違規(guī)作業(yè)；有利于 提供安全救助；有利于科學組織管理調(diào)度漁船作業(yè)；有利于合理利用和保護漁業(yè)資源、生 態(tài)環(huán)境；有利于專屬經(jīng)濟區(qū)的保護、紛爭的評判，維護海洋權益。
[0003] 對漁船數(shù)量的估算，屬于船舶船位監(jiān)測的范疇。隨著現(xiàn)代航海技術的發(fā)展，船舶監(jiān) 測已成為保障安全航行不可缺少的內(nèi)容之一。對船舶船位的監(jiān)測，主要有三種方式：傳統(tǒng)的 現(xiàn)場監(jiān)測，基于定位與無線通信技術的船舶監(jiān)測系統(tǒng)和基于遙感技術的船舶屬性識別及監(jiān) 測。
[0004] 傳統(tǒng)的現(xiàn)場監(jiān)測，通常具有較高的巡航成本高，對于遠離陸地開展公海作業(yè)的漁 船來說，難以開展；基于定位與無線通信技術的船舶監(jiān)測系統(tǒng)如VMS等船舶監(jiān)測系統(tǒng)自身 存在一定局限性，設備經(jīng)常會因為人為原因關閉，或因海上惡劣的工況設備故障無法正常 工作；基于遙感技術的船舶屬性識別及監(jiān)測因為其大范圍、動態(tài)、同步和快速觀測的優(yōu)勢， 得到了越來越廣泛的應用。其遙感手段主要有：岸基雷達站、高分辨率的可見光遙感、合成 孔徑雷達。岸基雷達站由于作用距離僅15海里左右，僅僅適用于近海，無法覆蓋到大洋。高 分辨率的可見光遙感，由于價格較昂貴，不太適合于海洋大面積監(jiān)測；對于合成孔徑雷達， 雖然精度高、可靠性強，但由于價格相對昂貴，檢測面積小，大洋海域的SAR影像極其匱乏， 且對于不產(chǎn)生尾流的靜止作業(yè)漁船難以開展。
[0005] 通常來說，衛(wèi)星傳感器主要獲取地表反射的太陽輻射信號，而夜間燈光衛(wèi)星傳 感器采用光學倍增管，利用其很強的光電放大能力，可以探測到比通?？梢姽馔ǖ来蠹s低4 個數(shù)量級的輻射，從而在夜間工作可以采集夜間燈光、火光等產(chǎn)生的輻射信號。
[0006] 光誘捕作業(yè)方式是我國遠洋漁業(yè)重要的捕撈作業(yè)方式，主要應用于頭足類的捕 撈，如我國在西北太平洋海域開展魷魚釣捕作業(yè)，以及我國南海區(qū)域近年來迅速發(fā)展的燈 光罩網(wǎng)作業(yè)。光誘捕作業(yè)利用頭足類的趨光和攝食習性，運用集魚燈燈光，配合自動化釣機 等捕撈漁具進行誘捕的一種漁業(yè)。目前光誘釣捕的魷魚產(chǎn)量約占頭足類總產(chǎn)量的60%左 右。光誘捕作業(yè)方式其作業(yè)時間一般是在夜晚，其作業(yè)方式是靜止的釣鉤作業(yè)或者是罩網(wǎng) 作業(yè)，并不產(chǎn)生尾流。而在夜晚，可見光遙感無法檢測到船舶，也無法檢測到尾流。因此需 要一種方法，針對夜間采用光透捕方式進行捕撈作業(yè)的靜止?jié)O船，進行有效的遙感監(jiān)測，對 區(qū)域作業(yè)漁船數(shù)量進行估算。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0007] 本發(fā)明提供一種利用夜間燈光衛(wèi)星遙感數(shù)據(jù)，針對夜間采用光透捕方式進行捕撈 作業(yè)的靜止?jié)O船，對區(qū)域內(nèi)該類型作業(yè)漁船數(shù)量進行估算的方法。
[0008] 本發(fā)明解決其技術問題所采用的技術方案是：提供一種基于夜間燈光衛(wèi)星遙感數(shù) 據(jù)光透捕作業(yè)漁船數(shù)量估算方法，包括以下步驟：
[0009] (1)從衛(wèi)星整幅影像中裁切出漁場范圍內(nèi)的影像；
[0010] (2)將影像中可見光-近紅外波段的數(shù)字灰度值轉(zhuǎn)換成實際觀測輻射值；
[0011] (3)對影像中熱紅外波段進行云檢測，采用迭代閾值分割的方法確定云象元的閾 值；
[0012] (4)對得到的云掩膜后的可見光-近紅外波的段影像進行分塊，并計算各個區(qū)塊 的方差和最大類間方差法閾值，據(jù)此來判定區(qū)塊是否屬于漁區(qū)；
[0013] (5)對于漁區(qū)使用最大類間方差法閾值區(qū)分漁船及噪聲，并結合已知的船位數(shù)據(jù)， 計算單艘光誘捕船的輻亮度值；
[0014] (6)根據(jù)光誘捕船像素的總輻亮度和單艘光誘捕船的輻亮度值，計算該漁區(qū)光誘 捕船的船只數(shù)量。
[0015] 所述步驟（2)中使用定標公式.

【權利要求】
1. 一種基于夜間燈光衛(wèi)星遙感數(shù)據(jù)光透捕作業(yè)漁船數(shù)量估算方法，其特征在于，包括 以下步驟： (1) 從衛(wèi)星整幅影像中裁切出漁場范圍內(nèi)的影像； (2) 將影像中可見光-近紅外波段的數(shù)字灰度值轉(zhuǎn)換成實際觀測輻射值； (3) 對影像中熱紅外波段進行云檢測，采用迭代閾值分割的方法確定云象元的閾值； (4) 對得到的云掩膜后的可見光-近紅外波的段影像進行分塊，并計算各個區(qū)塊的方 差和最大類間方差法閾值，據(jù)此來判定區(qū)塊是否屬于漁區(qū)； (5) 對于漁區(qū)使用最大類間方差法閾值區(qū)分漁船及噪聲，并結合已知的船位數(shù)據(jù)，計算 單艘光誘捕船的輻亮度值； (6) 根據(jù)光誘捕船像素的總輻亮度和單艘光誘捕船的輻亮度值，計算該漁區(qū)光誘捕船 的船只數(shù)量。
2. 根據(jù)權利要求1所述的基于夜間燈光衛(wèi)星遙感數(shù)據(jù)光透捕作業(yè)漁船數(shù)量估算方法， ^ ^-i6^ainI 其特征在于，所述步驟（2)中使用定標公式Pl2li將影像中可見 63 光-近紅外波段的數(shù)字灰度值轉(zhuǎn)換成實際觀測輻射值，其中，Radiance為實際觀測輻射值，DN為數(shù)字灰度值，gain為數(shù)據(jù)的增益參數(shù)。
3. 根據(jù)權利要求1所述的基于夜間燈光衛(wèi)星遙感數(shù)據(jù)光透捕作業(yè)漁船數(shù)量估算方法， 其特征在于，所述步驟（3)中將待測像元和晴空的觀測輻射值進行比較，計算待測像元和 晴空象元的亮度溫度值，當其小于設置的閾值時，判別為云像元，實現(xiàn)云檢測。
4. 根據(jù)權利要求1所述的基于夜間燈光衛(wèi)星遙感數(shù)據(jù)光透捕作業(yè)漁船數(shù)量估算方法， 其特征在于，所述步驟（3)中采用迭代閾值分割的方法確定云象元的閾值包括以下子步 驟：首先，設置待分割圖像的最大灰度值和最小灰度值，并令初始分割閾值為最大灰度值和 最小灰度值的平均值；其次，根據(jù)初始分割閾值將圖像分割為目標區(qū)域和背景區(qū)域；然后 對目標區(qū)域和背景區(qū)域分別求取灰度均值，求目標區(qū)域的灰度均值和背景區(qū)域的灰度均值 的平均值，該平均值為新的分割閾值，如此循環(huán)直至迭代結束。
5. 根據(jù)權利要求1所述的基于夜間燈光衛(wèi)星遙感數(shù)據(jù)光透捕作業(yè)漁船數(shù)量估算方法， 其特征在于，所述步驟（4)中采用局部閾值法或自適應閾值法對得到的云掩膜后的可見 光-近紅外波的段影像進行分塊。
【文檔編號】G06K9/62GK104318544SQ201410499219
【公開日】2015年1月28日 申請日期:2014年9月25日 優(yōu)先權日:2014年9月25日
【發(fā)明者】周為峰, 程田飛, 樊偉, 吳祖立, 王曉璇, 紀世建, 鄭巧玲 申請人:中國水產(chǎn)科學研究院東海水產(chǎn)研究所