Review of Ship Detection from Airborne Platforms

RÉSUMÉ

Nous présentons une évaluation des techniques de télédétection pour la détection des navires. Le capteur le plus souvent utilisé est un radar de recherche et, en second lieu, un radar aéroporté à visée latérale (SLAR). Les radars permettent de détecter les navires dans différentes conditions. La méthode la plus courante de détection des navires consiste à utiliser des radars de recherche pour la localisation et puis, à effectuer des survols à basse altitude dans le visible pour les besoins d'identification ou de vérification. La détection est réalisée manuellement dans la plupart des cas. L'utilisation du spectre du visible se limite généralement à l'utilisation de caméras vidéo et photo pour fin de documentation et d'identification. Des systèmes spécialisés ont été développés utilisant des lumières laser ou stroboscopique pour l'illumination de la scène. Des capteurs à infrarouge sont aussi utilisés pour la détection des navires. Le radar à visée latérale ou SLAR est utilisé fréquemment pour la détection des navires. Les algorithmes de détection de navires ne sont pas utilisés en raison de l'incertitude métrique dans l'imagerie. Les avions équipés de radar SLAR utilisent le radar pour détecter manuellement le navire et on a ensuite recours à des modes visuels pour identifier le navire ou pour s'assurer de sa conformité aux lois sur les rejets ou la pêche. Le radar à synthèse d'ouverture (RSO) a fait l'objet de nombreuses études. L'interprétation des images RSO permet de déterminer la position, la direction et la vitesse d'un navire. Dans certaines conditions, il est possible de déterminer la dimension relative et le type de navire. Des algorithmes d'interprétation RSO ont été développés pour les systèmes satellitaires RSO et ces derniers sont applicables aux systèmes aéroportés. La détection de navires au moyen du RSO se fait en détectant la réflexion du navire, généralement très intense, de même que la vague du navire. La vague du navire se présente sous forme d'un trait en forme de V et d'une zone où l'effet de mer, pouvant s'étendre jusqu'à 15 km derrière le navire, est moins important. Ces caractéristiques dépendent largement de la vitesse du vent. On a estimé la dimension minimale détectable d'un navire en fonction des conditions variables du vent pour un système aéroporté typique basé sur des estimations similaires pour des systèmes satellitaires.

Des travaux sur l'utilisation d'une combinaison de capteurs dans le visible, IR et RSO sont présentés. Les données sont soumises à l'analyse de reconnaissance d'image pour confirmer la détection et pour permettre de classifier le type de cible.

SUMMARY

Remote-sensing techniques for application to ship detection are assessed. The most commonly-used sensor is a search radar and secondly a side-looking airborne radar (SLAR). Radars can detect ships under a variety of conditions. The most common method of ship detection is to use search radars for location and then visible, low-altitude passes for identification or verification. Detection is performed manually in most cases. Use of the visible spectrum is largely restricted to the use of video and photographic cameras for documentation and identification. Specialized systems have been developed which use laser or strobe lights for scene illumination. Infrared sensors have also been used to detect ships.

SLAR or side-looking airborne radar is frequently used for ship detection. Ship detection algorithms are not used because of positional uncertainty in the imagery. SLAR-equipped aircraft use radar to manually detect the ship and then use visual means to identify the vessel or to determine compliance to legislation related to discharge or fishing.

Synthetic aperture radar (SAR) has been studied extensively. Interpretation of SAR imagery can provide ship position, heading and speed. Under certain conditions, relative size and type of vessel have been determined. SAR interpretation algorithms have been extensively developed for satellite SAR systems, and are applicable to airborne systems. Detection of ships using SAR is achieved by detecting the ship reflection, which is typically very intense, as well as by detecting the ship's wake. The ship's wake is composed of a v-shaped feature and an area of less sea clutter extending up to 15 km behind the ship. These features are largely dependent on wind speed. The minimum size vessel detected under different wind conditions has been estimated for a typical airborne system based on similar estimations for satellite systems.

Work on using a combination of sensors, visible, IR and SAR has been reported. The data are subjected to image recognition analysis to confirm detection and to classify the type of target.

Additional information

Notes on contributors

M.F. Fingas

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M.F. Fingas and C.E. Brown are with the Emergencies Science Division, Environmental Technology Centre, Environment Canada Ottawa, Ontario, Canada, E-mail: [email protected].

C.E. Brown

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M.F. Fingas and C.E. Brown are with the Emergencies Science Division, Environmental Technology Centre, Environment Canada Ottawa, Ontario, Canada, E-mail: [email protected].