基于夜间灯光卫星遥感数据光透捕作业渔船数量估算方法
【专利摘要】本发明涉及一种基于夜间灯光卫星遥感数据光透捕作业渔船数量估算方法，包括以下步骤：从卫星整幅影像中裁切出渔场范围内的影像；将影像中可见光-近红外波段的数字灰度值转换成实际观测辐射值；对影像中热红外波段进行云检测，采用迭代阈值分割的方法确定云象元的阈值；对得到的云掩膜后的可见光-近红外波的段影像进行分块，并计算各个区块的方差和最大类间方差法阈值，据此来判定区块是否属于渔区；对于渔区使用最大类间方差法阈值区分渔船及噪声，并结合已知的船位数据，计算单艘光诱捕船的辐亮度值；计算该渔区光诱捕船的船只数量。本发明可在夜间进行有效的遥感监测，对区域作业渔船数量进行估算。
【专利说明】基于夜间灯光卫星遥感数据光透捕作业渔船数量估算方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及渔业遥感信息【技术领域】，特别是涉及一种基于夜间灯光卫星遥感数据 光透捕作业渔船数量估算方法。
【背景技术】
[0002] 目前世界上人类所需求的近一半水产品主要来自于海洋捕捞作业。对渔船及捕捞 活动进行有效的监测、控制和监督，有利于规范渔船生产，防止渔船进行违规作业；有利于 提供安全救助；有利于科学组织管理调度渔船作业；有利于合理利用和保护渔业资源、生 态环境；有利于专属经济区的保护、纷争的评判，维护海洋权益。
[0003] 对渔船数量的估算，属于船舶船位监测的范畴。随着现代航海技术的发展，船舶监 测已成为保障安全航行不可缺少的内容之一。对船舶船位的监测，主要有三种方式：传统的 现场监测，基于定位与无线通信技术的船舶监测系统和基于遥感技术的船舶属性识别及监 测。
[0004] 传统的现场监测，通常具有较高的巡航成本高，对于远离陆地开展公海作业的渔 船来说，难以开展；基于定位与无线通信技术的船舶监测系统如VMS等船舶监测系统自身 存在一定局限性，设备经常会因为人为原因关闭，或因海上恶劣的工况设备故障无法正常 工作；基于遥感技术的船舶属性识别及监测因为其大范围、动态、同步和快速观测的优势， 得到了越来越广泛的应用。其遥感手段主要有：岸基雷达站、高分辨率的可见光遥感、合成 孔径雷达。岸基雷达站由于作用距离仅15海里左右，仅仅适用于近海，无法覆盖到大洋。高 分辨率的可见光遥感，由于价格较昂贵，不太适合于海洋大面积监测；对于合成孔径雷达， 虽然精度高、可靠性强，但由于价格相对昂贵，检测面积小，大洋海域的SAR影像极其匮乏， 且对于不产生尾流的静止作业渔船难以开展。
[0005] 通常来说，卫星传感器主要获取地表反射的太阳辐射信号，而夜间灯光卫星传 感器采用光学倍增管，利用其很强的光电放大能力，可以探测到比通常可见光通道大约低4 个数量级的辐射，从而在夜间工作可以采集夜间灯光、火光等产生的辐射信号。
[0006] 光诱捕作业方式是我国远洋渔业重要的捕捞作业方式，主要应用于头足类的捕 捞，如我国在西北太平洋海域开展鱿鱼钓捕作业，以及我国南海区域近年来迅速发展的灯 光罩网作业。光诱捕作业利用头足类的趋光和摄食习性，运用集鱼灯灯光，配合自动化钓机 等捕捞渔具进行诱捕的一种渔业。目前光诱钓捕的鱿鱼产量约占头足类总产量的60%左 右。光诱捕作业方式其作业时间一般是在夜晚，其作业方式是静止的钓钩作业或者是罩网 作业，并不产生尾流。而在夜晚，可见光遥感无法检测到船舶，也无法检测到尾流。因此需 要一种方法，针对夜间采用光透捕方式进行捕捞作业的静止渔船，进行有效的遥感监测，对 区域作业渔船数量进行估算。
【发明内容】
[0007] 本发明提供一种利用夜间灯光卫星遥感数据，针对夜间采用光透捕方式进行捕捞 作业的静止渔船，对区域内该类型作业渔船数量进行估算的方法。
[0008] 本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：提供一种基于夜间灯光卫星遥感数 据光透捕作业渔船数量估算方法，包括以下步骤：
[0009] (1)从卫星整幅影像中裁切出渔场范围内的影像；
[0010] (2)将影像中可见光-近红外波段的数字灰度值转换成实际观测辐射值；
[0011] (3)对影像中热红外波段进行云检测，采用迭代阈值分割的方法确定云象元的阈 值；
[0012] (4)对得到的云掩膜后的可见光-近红外波的段影像进行分块，并计算各个区块 的方差和最大类间方差法阈值，据此来判定区块是否属于渔区；
[0013] (5)对于渔区使用最大类间方差法阈值区分渔船及噪声，并结合已知的船位数据， 计算单艘光诱捕船的辐亮度值；
[0014] (6)根据光诱捕船像素的总辐亮度和单艘光诱捕船的辐亮度值，计算该渔区光诱 捕船的船只数量。
[0015] 所述步骤（2)中使用定标公式.
【权利要求】
1. 一种基于夜间灯光卫星遥感数据光透捕作业渔船数量估算方法，其特征在于，包括 以下步骤： (1) 从卫星整幅影像中裁切出渔场范围内的影像； (2) 将影像中可见光-近红外波段的数字灰度值转换成实际观测辐射值； (3) 对影像中热红外波段进行云检测，采用迭代阈值分割的方法确定云象元的阈值； (4) 对得到的云掩膜后的可见光-近红外波的段影像进行分块，并计算各个区块的方 差和最大类间方差法阈值，据此来判定区块是否属于渔区； (5) 对于渔区使用最大类间方差法阈值区分渔船及噪声，并结合已知的船位数据，计算 单艘光诱捕船的辐亮度值； (6) 根据光诱捕船像素的总辐亮度和单艘光诱捕船的辐亮度值，计算该渔区光诱捕船 的船只数量。
2. 根据权利要求1所述的基于夜间灯光卫星遥感数据光透捕作业渔船数量估算方法， ^ ^-i6^ainI 其特征在于，所述步骤（2)中使用定标公式Pl2li将影像中可见 63 光-近红外波段的数字灰度值转换成实际观测辐射值，其中，Radiance为实际观测辐射值，DN为数字灰度值，gain为数据的增益参数。
3. 根据权利要求1所述的基于夜间灯光卫星遥感数据光透捕作业渔船数量估算方法， 其特征在于，所述步骤（3)中将待测像元和晴空的观测辐射值进行比较，计算待测像元和 晴空象元的亮度温度值，当其小于设置的阈值时，判别为云像元，实现云检测。
4. 根据权利要求1所述的基于夜间灯光卫星遥感数据光透捕作业渔船数量估算方法， 其特征在于，所述步骤（3)中采用迭代阈值分割的方法确定云象元的阈值包括以下子步 骤：首先，设置待分割图像的最大灰度值和最小灰度值，并令初始分割阈值为最大灰度值和 最小灰度值的平均值；其次，根据初始分割阈值将图像分割为目标区域和背景区域；然后 对目标区域和背景区域分别求取灰度均值，求目标区域的灰度均值和背景区域的灰度均值 的平均值，该平均值为新的分割阈值，如此循环直至迭代结束。
5. 根据权利要求1所述的基于夜间灯光卫星遥感数据光透捕作业渔船数量估算方法， 其特征在于，所述步骤（4)中采用局部阈值法或自适应阈值法对得到的云掩膜后的可见 光-近红外波的段影像进行分块。
【文档编号】G06K9/62GK104318544SQ201410499219
【公开日】2015年1月28日 申请日期:2014年9月25日 优先权日:2014年9月25日
【发明者】周为峰, 程田飞, 樊伟, 吴祖立, 王晓璇, 纪世建, 郑巧玲 申请人:中国水产科学研究院东海水产研究所