自然辩证法对基于SAR的海洋舰船目标检测工程的研究

自然辩证法对基于SAR的海洋舰船目标检测

工程的研究

学院：测绘科学与工程 姓名：张忠芳

专业：摄影测量与遥感 学号：140220071

基于SAR的海洋舰船目标探测中的自然辩证法

张忠芳

（山东科技大学测绘科学与工程学院 学号：20140220071）

摘 要：遥感是指非接触的，远距离的探测技术。遥感主要有三个应用方面：陆地，海洋，气象遥感。其中海洋遥感是一门新兴的，难度最大的综合性学科。自然辩证法是马克思主义哲学的重要组成部分，是关于自然界和科学技术发展的一般规律以及人类认识和改造自然的一般方法和科学。因此，以自然辨证法的相关原理和方法来研究基于SAR的海洋目标探测工程一定是科学而正确的。 关键词：海洋遥感；目标探测；自然辩证法 1 引言

自然辩证法是马克思主义哲学的一部分，是关于自然界和科学技术发展的一般规律以及人类认识和变革自然的一般方法的科学。自然辩证法作为马克思主义哲学和自然科学与技术之间的理论中介，一方面从科学技术理论吸取养分，并进而向马克思主义哲学输送；另一方面，自然辩证法又有利于马克思主义哲学对科学技术发挥更有效的指导作用。

遥感是指非接触的，远距离的探测技术。一般指运用传感器/遥感器对物体的电磁波的辐射、反射特性的探测，并根据其特性对物体的性质、特征和状态进行分析的理论、方法和应用的科学技术。遥感主要有三个应用方面：陆地，海洋，气象遥感。其中海洋遥感难度最大，是一门交叉学科。海洋遥感始于第二次世界大战。随后，全球处于和平年代，注重经济的发展。发展消耗了大量的资源，同时不可避免的对资源造成了污染破坏。而海洋占全球面积的71%，因此不管出于对军事战略的需要还是经济的发展的考虑，海洋遥感是遥感领域发展的重要战略点。

随着海洋遥感科学的发展，人们开始研究海洋遥感科学的指导思想，研究自然辩证法与海洋遥感科学的联系，并研究以自然辩证法思想为理论指导，为海洋遥感体现提供科学的世界观和方法论，以此来促进海洋遥感科学的发展。在当代，研究海洋遥感科学与自然辩证法的联系具有划时代的意义，它必将从根本上改变海洋遥感科学的体系结构，丰富海洋遥感科学的思想体系，促进海洋遥感科学的

发展。本文以自然辩证法的理论和方法来研究海洋目标的探测是十分正确而科学的。

2 自然辩证法的简介

自然辩证法是马克思主义的自然观和自然科学观的反映。体现马克思主义哲学的世界观、认识论、方法论的统一，是马克思主义哲学的一个组成部分。自然界本身的辩证法是通过自然科学和技术的发展日益被揭示出来的，两个方面的研究密切相联，不可分割。 3 工程的简介

3.1自然辩证法中的工程

工程技术活动是指人类为满足自己多方面的需要，运用科学所揭示的自然规律，能动地利用和改造自然的实践活动。而工程技术方法是在工程技术活动中产生的，以自然规律为基础、以社会规律为导向、变换物质、人物结合，从而实现人的意志与目的的手段、途径与行为方式中的可操作的规则或模式。工程进行过程中遵循的技术方法论的原则：自然规律和社会规律相统一的原则、需要性和可行性相统一的原则、经济性和适用性相统一的原则。 3.2 基于SAR的海洋目标探测工程

海洋遥感微波探测是卫星遥感技术的重要领域,随着海洋权益日益重要,海洋遥感在世界各国的经济和军事领域都得到了广泛的应用。其中一个重要应用就是对海洋目标检测、目标定位、目标识别等问题。近年来,利用合成孔径雷达图像进行海洋目标检测与监视的研究和技术开发在海洋遥感领域受到高度重视,成为合成孔径雷达数据最重要的海洋应用之一。

合成孔径雷达(SyntheticApertureRadar,SAR)是一种工作在微波波段的高分辨遥感相干成像雷达,具有全天候、全天时、大面积的成像探测能力。同时SAR数据相对于光学数据也更为廉价,从而成为卫星海洋监控和管理的主要数据源之一。基于SAR的海洋中舰船目标探测工程系统流程大体包括：海岸线检测、陆地掩膜、预处理、舰船目标分割、虚警抑制和目标辨识、信息提取、检测结果。 4 自然辩证法在基于SAR的海洋舰船目标探测中的应用 4.1 以自然辩证法确定研究方向

根据自然辩证法的科学技术观中关于科学发展模式及动力的有关研究内容

——把历史主义中的非理性因素贯彻到极致，认为不存在普遍有效的方法论原则（由费耶阿本德提出），那么任何一种新技术的发明创造都是合理的。遥感技术的产生也是在特定的时代背景环境及其需要下催生的。

遥感通过人造地球卫星上的遥测仪器把对地球表面实施感应遥测和资源管理的监视结合起来的一种新技术。 遥感是以航空摄影技术为基础遥感技术使用空间运载工具和现代化的电子、光学仪器，探测和识别远距离，在20世纪60年代初发展起来的一门新兴技术。开始为航空遥感，经过几十年的迅速发展，成为一门实用的，先进的，综合性的空间探测技术。自然辩证法中对创新有如下定义：技术创新是一个从新产品或新工艺设想的产生、经过研究、开发、工程化、商业化生产到市场应用的完整过程的一系列活动的总和。遥感把航空技术，摄影技术，数学的方法和原理，图像处理的技术，电磁学等技术融合起来，本身就是一个创新的过程，这也符合自然辨证法普遍联系的观点及其创新的思想。

遥感技术最早应用于航空遥感，随着第二次世界大战的进行，海洋遥感产生了。发展最早的是在河口海岸制图和近海水深测量中利用航空遥感技术。目前遥感技术已应用于海洋学各分支学科的各个方面。科学研究中的抽象就是把复杂的条件暂时简化，暂时撇开那些次要因素是一种非常重要的研究方法。海洋遥感技术的应用，使得内波、中尺度涡、大洋潮汐、极地海冰观测、海－气相互作用等的研究取得了新的进展。自然辩证法的技术自主论，认为技术是独立的，自我决定、自我创生、自我推进、自在的或自我扩展力量。海洋遥感很好的证明了这一观点。

4.2 以自然辨证法确定技术路线

科学实验是获取真理的有效手段，而且科学实验是一个不断接近真理的过程，是一个螺旋上升的渐变过程。系统是由若干相互联系相互作用的要素，按一定关系组成的具有一定结构和功能的整体。在此原理的指导下，纵观国内国外成功开发的数多个SAR图像舰船目标检测系统,虽然各系统界面各有特色,但流程大致同。一般地,基于SAR的海洋中舰船目标探测工程系统流程大体归纳如下：海岸线检测、陆地掩膜、预处理、舰船目标分割、虚警抑制和目标辨识、信息提取、检测结果。

4.2.1 海岸线检测

海岸线即海陆分界线,从SAR图像中提取海岸线并非易事。由于海风和海浪的影响,海面回波信号有时甚至大于返回自陆地的信号,导致陆地与海洋对比度不强,边界不清晰。此外,斑点效应等其他因素的影响,也使得图像中海洋与海洋的对比度下降。使用简单的方法检测海岸线,困难很大。近年来公开发表的海岸线检测算法大致可以归纳为:边界跟踪算法、Markovian分割法、活动轮廓法、小波变换法、以及水平截集法。每种方法各有其优缺点，这也再次证明了费耶阿本德的观点：不存在普遍有效的方法论原则。 4.2.2 陆地掩膜

陆地掩膜工作的目的是将海洋SAR图像中的陆地区域进行遮蔽或移除,使得舰船检测器仅仅作用于海洋区域而对陆地区域不做任何处理。陆地区域在SAR图像上通常具有较强的后向散射系数,一般来说,陆地掩膜主要有两类处理方法,一类是利用SAR图像处理的手段对海岸线进行提取,并利用所得的海岸线信息进行掩膜;另一类是利用GIS数据库中已有的海岸线信息对陆地区域进行掩膜。选取已有的图像数据是比较经济的做法。

4.2.3 预处理

预处理步骤是一系列的SAR图像处理操作,其目的是抑制杂波背景,增强和凸显目标,去除由于各种因素造成的对舰船检测工作的干扰,尽可能地提高舰船检测工作的准确性和可靠性。这些操作包括数据的几何校正和辐射校正、斑噪抑制滤波、直方图调整、目标增强等处理方法。这些做法也算是遵循了科学工程中忽略次要因素，抓住关键问题去解决的途径，科学而正确。

4.2.4 舰船目标预分割

分割是利用相应的舰船检测算法将海洋区域中可能是船只目标的高亮度点目标或强目标从背景中分割出来。目前,出现的舰船分割算法可分为基于雷达恒虚警的CFAR检测算法、基于K分布检测算法、基于模板的SUMO检测算法、KSW双阈值算法等。每种方法都是基于大量的科学设想及科学实验验证后的成果。

4.2.5 虚警抑制和目标辨识

虚警抑制和目标辨识的主要目的是通过先验知识和人工干预将预分割得到的可疑目标进行筛选,从中剔除非舰船目标的干扰信息。常用的先验知识主要包括舰船目标的尺寸、形状、结构、散射特性以及周围环境的异常等特性。

4.2.6 信息提取

在得到最终的检测结果后,可以通过检测到的结果得到舰船的位置信息,并对舰船目标的尺寸、形状和方向等特征进行估计,在高分辨率SAR图像上还可以得到舰船目标的结构信息,结合舰船散射特性知识库还可以进一步的估计舰船的型号、用途等信息。 4.3 以自然辩证法评定结果

在大量的SAR图像的纹理信息中提取出舰船目标的信息。

当整个工程完成后我们要进行技术评估，技术评估涉及到技术应用的广泛的社会后果和政策选择，其中包括社会、经济、技术、生态等一系列问题，以及它们之间的相互关系。 5 结论

由以上内容可知，自然辩证法贯穿于工程的始末。在基于SAR 的海洋舰船目标检测的工程中，自然辩证法是指导思想，是实行工程过程中的思想精髓，保证了工程实施的顺利，工程的系统流程是实践过程，验证了自然辩证法的科学性与正确性，二者相辅相成。总之，以自然辩证法做指导思想，有利于工程的顺利实行与开拓创新；而工程的实践是证明自然辨证法理论及其原则的正确性的唯一准则。

参考文献

[1] 周树道,王敏,叶松,王俊.基于SAR图像的海洋舰船目标检测技术[J].微计算机应用，2010.31(2)

[2] 彭石宝,袁俊泉,向家彬.复杂杂波背景下海洋SAR图像中舰船目标的检测[J].雷达与对抗，2006.1(29)

[3] 刘斌，黄韦艮，杨劲松，范开国，陈鹏，丁献文.基于船载雷达图像的海上船只检测方法[J].海洋学研究，2009.27(4)

[4] 吴国林.自然辩证法[M].北京：清华大学出版社，2014

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