一種提取雷達圖像中海浪參數的方法技術

本發明專利技術涉及雷達信號處理技術領域，尤其涉及一種提取雷達圖像中海浪參數的方法，包括如下步驟：獲取SAR圖像數據；從SAR合成孔徑雷達圖像數據中提取SAR粗譜；對SAR粗譜進行平滑處理，獲得SAR譜；將SAR圖像譜中的信號分離為風浪生成部分和涌浪生成部分，獲得風浪SAR譜與涌浪SAR圖像譜；對風浪生成部分進行處理，獲得最佳海浪譜參數，使其對應的SAR譜與風浪SAR圖像譜符合得最好；對涌浪生成部分用線性關系進行求逆；將最佳海浪譜參數對應的風浪SAR譜與用線性關系求逆后的涌浪SAR圖像譜合成為海浪譜；從海浪譜中獲取海浪參數。可以在純涌浪、大浪巨浪、波浪的繞射、島嶼等復雜地形的浪場情況下，獲得準確的海浪參數。

【技術實現步驟摘要】

本專利技術涉及雷達信號處理
，尤其涉及。
技術介紹
海浪是一種與人類關系最直接也是最密切的海洋現象，直觀地向我們展示著大海的波瀾壯闊。同樣，海浪也會給人類造成巨大的災害。實際上，海浪是發生在海洋表面的一種小尺度的風生重力波，包括風浪和涌浪。海浪是物理海洋學的一個重要研究領域，研究海浪的生成、成長、消衰以及傳播機制、揭示其內部結構和外在特征，對于國防、航運、造船、港口以及海上石油平臺的建設等具有重要意義。 由于海浪具有隨機性，因此可以將其看作是隨機過程，應用統計學的方法進行研究。以隨機過程描述海浪必然要引出海浪譜的概念，因此，海浪譜構成了海浪研究的核心問題之一，從海浪本身到海浪理論的應用都與海浪譜密切相關。海浪譜可分為一維的海浪頻譜和二維的海浪方向譜。海浪頻譜是代表海浪能量相對于組成波的頻率的分布，同樣，將譜的概念拓展成二維的，那么，海浪方向譜就是描述海浪能量在波數空間內分布的一個物理量。海浪的所有統計性質，均可由海浪方向譜獲得。因此，海浪方向譜的研究具有更重要的意義，目前現有技術中還沒有獲取海浪。SAR是合成孔徑雷達(Synthetic Aperture Radar)的簡稱,是一種可以裝載在飛機上或衛星上的主動式微波探測器，前者稱為機載合成孔徑雷達，后者稱為星載合成孔徑雷達。所謂主動式，就是說雷達上裝有發射和接收信號的裝置，所以它不僅接收信號，同時也主動發射信號，將返回的信號和海面上的粗糙度建立聯系來獲取海面信息。SAR所發射的電磁波在微波波段，因此它可以直接穿透云層，并不受光照的影響，即使在黑夜或者惡劣的天氣下也能進行工作，因此可以連續地獲得海浪方向譜信息。在獲取資料的連續性上彌補了其他形式的海浪方向譜觀測的不足。海浪是物理海洋學的一個重要研究領域。海浪研究的核心問題之一是對海浪譜的研究，從海浪本身到海浪理論的應用都與海浪譜密切相關。而二維海浪方向譜是極難獲得的。SAR是唯一一種可以在其運行軌道上連續獲得大面積的海浪方向譜的儀器，因此研究如何從SAR影像中準確有效地獲取海浪信息對海浪的研究具有重要的科學意義。
技術實現思路
有鑒于此，本專利技術的目的是提供，能在復雜情景中獲得準確的海浪參數。本專利技術的目的是通過以下技術方案來實現的，包括如下步驟I)獲取SAR合成孔徑雷達圖像數據；2)從SAR合成孔徑雷達圖像數據中提取SAR粗譜；3)對SAR粗譜進行平滑處理，獲得SAR譜；4)將SAR圖像譜中的信號分離為風浪生成部分和涌浪生成部分，獲得風浪SAR譜與涌浪SAR圖像 譜；5)對風浪生成部分進行處理，獲得最佳海浪譜參數，使其對應的SAR譜與風浪SAR圖像譜符合得最好；對涌浪生成部分用線性關系進行求逆；6)將最佳海浪譜參數對應的風浪SAR譜與用線性關系求逆后的涌浪SAR圖像譜合成為海浪譜；7)從海浪譜中獲取海浪參數。進一步，所述步驟3-4)通過二維數字濾波器實現。進一步，步驟2)中，根據附加信息和衛星參數，計算出可使用線性成像關系的最大波數，作為風浪和涌浪的分離波數，所述附加信息包括風速、波浪傳播方向與方位方向夾角、反演出來的波長。進一步，所述步驟4)中，利用二維數字濾波器SAR譜子圖像分別進行高通和低通濾波從而對SAR譜的風浪形成部分和涌浪形成部分進行分離。進一步，所述步驟5)中，所述海浪譜參數為浪向、主波相速和角散系數S，每確定一組海浪參數，即得到一個風浪譜，由非線性成像關系就可得到風浪SAR譜，與風浪SAR圖像譜共同代入代價函數J，代價函數J的形式取為權利要求1.，其特征在于包括如下步驟 1)獲取SAR合成孔徑雷達圖像數據； 2)從SAR合成孔徑雷達圖像數據中提取SAR粗譜； 3)對SAR粗譜進行平滑處理，獲得SAR譜； 4)將SAR圖像譜中的信號分離為風浪生成部分和涌浪生成部分，獲得風浪SAR譜與涌浪SAR圖像譜； 5)對風浪生成部分進行處理，獲得最佳海浪譜參數，使其對應的SAR譜與風浪SAR圖像譜符合得最好；對涌浪生成部分用線性關系進行求逆； 6)將最佳海浪譜參數對應的風浪SAR譜與用線性關系求逆后的涌浪SAR圖像譜合成為海浪譜； 7)從海浪譜中獲取海浪參數。2.根據權利要求I所述的，其特征在于所述步驟3-4)通過二維數字濾波器實現。3.根據權利要求2所述的，其特征在于步驟2)中，根據附加信息和衛星參數，計算出可使用線性成像關系的最大波數，作為風浪和涌浪的分離波數，所述附加信息包括風速、波浪傳播方向與方位方向夾角、反演出來的波長。4.根據權利要求2所述的，其特征在于所述步驟4)中，利用二維數字濾波器SAR譜子圖像分別進行高通和低通濾波從而對SAR譜的風浪形成部分和涌浪形成部分進行分離。5.根據權利要求3所述的，其特征在于所述步驟5)中，所述海浪譜參數為浪向、主波相速和角散系數S，每確定一組海浪參數，即得到一個風浪譜，由非線性成像關系就可得到風浪SAR譜，與風浪SAR圖像譜共同代入代價函數J，代價函數J的形式取為6.根據權利要求1-5中任一項所述的，其特征在于步驟7)中，所述海浪參數包括波長、波向或有效波高中的至少一種，其中波長L由譜峰在譜空間的位置得到，具體為全文摘要本專利技術涉及雷達信號處理
，尤其涉及，包括如下步驟獲取SAR圖像數據；從SAR合成孔徑雷達圖像數據中提取SAR粗譜；對SAR粗譜進行平滑處理，獲得SAR譜；將SAR圖像譜中的信號分離為風浪生成部分和涌浪生成部分，獲得風浪SAR譜與涌浪SAR圖像譜；對風浪生成部分進行處理，獲得最佳海浪譜參數，使其對應的SAR譜與風浪SAR圖像譜符合得最好；對涌浪生成部分用線性關系進行求逆；將最佳海浪譜參數對應的風浪SAR譜與用線性關系求逆后的涌浪SAR圖像譜合成為海浪譜；從海浪譜中獲取海浪參數。可以在純涌浪、大浪巨浪、波浪的繞射、島嶼等復雜地形的浪場情況下，獲得準確的海浪參數。文檔編號G01S7/41GK102944871SQ20121044496公開日2013年2月27日 申請日期2012年11月9日 優先權日2012年11月9日專利技術者孫建, 張慶君, 李延, 齊亞琳, 劉久利, 趙良波 申請人:中國海洋大學本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種提取雷達圖像中海浪參數的方法，其特征在于：包括如下步驟：1)獲取SAR合成孔徑雷達圖像數據；2)從SAR合成孔徑雷達圖像數據中提取SAR粗譜；3)對SAR粗譜進行平滑處理，獲得SAR譜；4）將SAR圖像譜中的信號分離為風浪生成部分和涌浪生成部分，獲得風浪SAR譜與涌浪SAR圖像譜；5）對風浪生成部分進行處理，獲得最佳海浪譜參數，使其對應的SAR譜與風浪SAR圖像譜符合得最好；對涌浪生成部分用線性關系進行求逆；6）將最佳海浪譜參數對應的風浪SAR譜與用線性關系求逆后的涌浪SAR圖像譜合成為海浪譜；7）從海浪譜中獲取海浪參數。

【技術特征摘要】

【專利技術屬性】
技術研發人員：孫建，張慶君，李延，齊亞琳，劉久利，趙良波，
申請(專利權)人：中國海洋大學，
類型：發明
國別省市：