[发明专利]一种SAR图像中海冰运动特征的提取方法

说明书

技术领域

本发明属于微波海洋遥感技术领域，具体涉及一种SAR图像中海冰运动特征的提取方法。

背景技术

海冰是指由海水直接冻结而成的咸水冰，由固体冰、卤水及含有盐分的气泡等组成的混合物。海冰在海洋水文，大气环流及气候等研究领域中也是重要影响因素之一，尤其薄海冰在海洋表面热量流、水汽流及盐度流的研究中起到关键作用。同时，海冰的漂移及扩散运动可对海上石油平台、船舶运输等造成严重威胁。

目前，观测站、海上监测平台、破冰船及卫星遥感是海冰监测的主要方法。光波、红外和微波是主动/被动卫星遥感器常用的辐射源，属于间接测量方法，具有观测范围广的特点。与光波、红外相比，微波具有不受阳光、云、雾及雨等天气条件的限制，已在海冰观测中发挥了重要作用。如ENVISAT、ERS及RADARSAT-2等卫星上搭载的合成孔径雷达(synthetic aperture radar，SAR)。从SAR图像上不仅可识别出不同类型的海冰，如初生冰、初期冰、一年冰及多年冰等；还可采用二幅SAR图像提取海冰的运动特征。

在海冰及其不连续结构处(如水道、裂缝及冰脊等)，存在着复杂的运动形式，如刚性运动、拉伸、弯曲、剪切、分散、汇合、塑性流动、弹性流动及粘性流动等。在SAR图像中把海冰运动大致分为全局运动和局部运动，全局运动是指海冰的大尺度刚性运动，表现为SAR图像的平移或者旋转，与像素点无关，即与海冰空间位置无关；而局部运动是指近刚性运动中局部的、分段连续运动等，与像素点有关，即与海冰空间位置有关。由于SAR卫星采用极轨方式运行，受到低时间采样率的限制(通常0.5-3天)。海冰的全局运动通常有几十公里远，可达到100~200个像素距离。

差分法、区域法及特征法是图像中运动检测常用的方法。面对SAR图像的全局运动，这些方法具有效率低，精度差等缺点，同时也影响了海冰局部运动特征的提取。

发明内容

发明目的：为了解决现有技术中存在的问题和不足，本发明提供了一种效率高、精度高的SAR图像中海冰运动特征的提取方法。

技术方案：一种SAR图像中海冰运动特征的提取方法，包括如下步骤：

步骤1，读入重复观测的2幅大小为M×N的SAR图像，且观测2幅SAR图像的时间间隔为Δt，SAR图像的方位向分辨率记为ρ_x，距离向分辨率记为ρ_y，将2幅SAR图像分别记为I₁(m,n)和I₂(m,n)，其中，m＝1,2,...,M，n＝1,2,...,N，x为方位向，y为距离向；其中时间间隔Δt是指观测同一地区两幅SAR图像的时间差，通常为1~3天；基于上述2幅SAR图像，提取海冰在此期间的运动。

步骤2，分别对SAR图像I₁(m,n)和I₂(m,n)做平滑处理及下采样，选择K个大小为L×L的图像块，组成K个图像对，分别记为