3.1.2 成像区域环境对检测性能的影响
成像区域环境同样对船舶检测结果也会产生较大的影响。环境因素包括海洋表面的海况,海面气候,海面大面积的人为/自然薄膜、人工建筑、海冰、海洋礁石以及海底地形变化等。
海洋表面海况是影响海洋船舶检测的最重要因素,它包括海面的风速和浪高两方面因素的影响。一般来说,海洋表面的波浪和洋流会造成海洋表面粗糙度的变化,从而使得海洋表面的后向散射增强,造成船舶目标的回波被海洋背景杂波淹没,产生漏检。同时由于波浪成像的流体调制和速度聚束作用,部分海浪的浪峰在SAR图像上表现为高亮的图斑,从而在检测结果中可能混入大量的虚假目标。而海洋表面的风场是引起海洋表面波浪的最主要原因之一。由于海洋表面波浪的持续时间一般较短,可以认为海洋表面的波浪直接反映了海洋表面风场的特性。因此较大的海洋表面风速将会产生粗糙的海洋表面,进而产生强烈的Bragg散射,使得海洋表面的后向散射大大增强;较小的风速,则会使得风场控制区域的海洋表面相对较为平滑,从而具有较小的后向散射强度。在其他条件一定时,船舶检测能力以及最小可检测的海面船舶长度随着海洋表面风速的增加而减小。
然而,与海面总体海况相比,海洋表面局部海况的变化有时对船舶检测的结果影响要大得多。这是由于海洋表面的局部剧烈气候变化导致海面局部海况发生变化,从而对船舶检测能力产生影响。例如,局部海区的暴风雨,使得局部区域内的海面粗糙度大大增加,从而在SAR图像上形成局部的高亮区域,使得在该区域内以及周边区域进行船舶检测时,可能出现大量的漏检和虚警。
海面人工薄膜,如海面的大面积海洋溢油,可能会使得局部海域的表面后向散射系数低于周边区域,导致海洋表面的后向散射系数发生变化,从而在海杂波统计特性和检测阈值时出现误差和错误,造成虚警和漏检。而海藻等自然薄膜的作用则恰恰相反,海面海藻的聚集使得海洋表面的后向散射系数可能高于无海藻或海藻稀疏区域,从而导致统计参数和阈值的错误造成虚警和漏检。海冰、海面人工目标(如海面钻井平台、海产养殖区域的养殖笼网等),以及海面礁石等由于具有较强的后向散射系数,在SAR图像上表现为高亮的点目标或硬目标,从而在检测船舶目标时被误判为船舶目标,在最终的检测结果中造成虚警。海底地形对检测性能的影响相对较小,也不常见,但是当海底地形的变化极为剧烈,如出现数百米的骤降或是骤升,同时海洋表面的水深较浅且具有较强的海洋表面波时,海底地形的剧烈变化将会造成海洋表面波浪的局部变化,从而在图像上表现为海洋局部的明暗变化。这种变化同样也可能造成统计参数和阈值的计算错误,产生虚警和漏检。
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