Automatic screening of Synthetic Aperture Radar imagery for detection of oil pollution in the marine environment

Abstract

Utslipp av oljesøl i havet fra skip i internasjonale farvann er et alvorlig miljøproblem. Bevist dumping av olje skyldes ofte at skipene ikke tar seg råd og tid til å levere restavfallet i havn. Arbeidet presentert i avhandlingen kan føre til bedre overvåking av havområdene med hensyn på oljeforurensing. Satellitter med Synthetic Aperturer Radar (SAR) sensorer blir brukt til observasjon av jorden, såkalt fjernmåling. Det kan gjøres SAR opptak uavhengig av vær- og lysforhold. Oljesøl er ofte synlig på havoverflata i SAR bilder. SAR egner seg spesielt godt som et kostnadseffektivt verktøy for overvåking av oljeforurensing over store havområder. I tillegg til at havområdene som skal overvåkes er store, kommer det stadig flere SAR satellitter i bane rundt jorda. SAR bildene dekker ofte flere tusen kvadrat kilometer. Dette gir gode dekningsmuligheter, men også store mengder data som skal analyseres. Ressurskrevende manuelle analysemetoder av SAR bildene blir ofte benyttet. En ønsker å automatisere analysen av disse bildene. Et operativt system vil kunne redusere analysetiden samt gi en indikasjon på hvilke posisjoner som bør prioriteres med hensyn på videre rapportering. En utfordring er å få automatiske system til å skille mellom faktiske oljesøl og andre fenomener som kan forveksles med olje i SAR bildene. Brekke har i sitt doktorgradsarbeid evaluert eksisterende metoder, samt utviklet nye metoder for automatisk å finne oljesøl i SAR bilder. Avhandlingen konkluderer med at automatiske metoder vil være et godt alternativ eller supplement til eksisterende manuelle metoder.

Denne rapporten inneholder en Dr. gradsavhandling som vil bli forsvart for graden Philosophiae Doctor (Ph.D) ved Institutt for informatikk ved det Matematiske og naturvitenskaplige fakultet ved Universitetet i Oslo (UIO) 18. januar 2008. Doktorgradsarbeidet ble utført i perioden 2003 til 2007 ved gruppe for Digital Signalbehandling og Bildeanalyse ved Institutt for informatikk ved UIO og ved Forsvarets forskningsinstitutt på Kjeller. Mine veiledere har vært 1. amanuensis Anne Solberg (1. veileder) og professor Fritz Albregtsen ved Institutt for informatikk og professor Geir Storvik ved Institutt for matematikk (alle ved UIO). Avhandlingen ligger innenfor fagområdene fjernmåling og bildeanalyse. Avhandlingen er en artikkelsamling. Arbeidet består av en innledning samt seks vitenskaplige publikasjoner (fire tidskriftartikler, en konferanseartikkel og ett bokkapittel). Jeg ble tildelt et 3-årig doktorgradsstipend fra Norsk forskningsråd våren 2003 for å gjennomføre prosjektet Algorithms for Automatic Detection of Oil Spills in SAR Images (ADOS). I tillegg har FFI bidratt med midler for at dette arbeidet skulle la seg gjennomføre.