[发明专利]一种基于航海雷达图像检测区域差异性参数的雨强等级反演方法

权利要求书

1.一种基于航海雷达图像检测区域差异性参数的雨强等级反演方法，其特征在于：包括以下步骤：

步骤一：离线开展观测试验，确定检测区域的回波差异值均值，得到降雨强度拟合关系式：首先，离线开展观测试验并进行数据统计分析，用选定的滤波的方式对雷达图像进行预处理；然后，计算雷达图像的检测区域在不同降雨强度下的回波差异值均值，统计雷达图像对应时刻的真实降雨量数据，最后，根据检测区域中回波差异值均值和降雨强度的关系拟合得到拟合关系式；

步骤二：利用雷达图像处理程序对雷达文件进行加载，提取其差异性参数，即检测区域的回波差异值均值；

步骤三：降雨强度反演；

步骤四：降雨强度等级确定；

所述步骤一具体如下：

步骤1.1：离线开展观测标校实验，选取在不同降雨强度下的多组雷达原始图像，一组雷达图像的数量定义为在10min内雷达获取的全部雷达图像总数，用选定的滤波方式进行预处理，记录雷达图像的采集时间、方位、径向距离、回波强度和实测的海浪主波长信息，并且同步记录对应时间内的雨量计测得的真实降雨量；

步骤1.2：利用选定的滤波方式对雷达图像进行预处理，根据雷达图像检测区域的径向距离和方位确定用于统计的雷达图像的检测区域，分别统计各自降雨强度下的每组雷达图像检测区域的回波差异值均值；具体方法如下所示：

1.2.1、参与回波差异值计算的像素点数n的计算方法：

n＝(2*round(M/P)+1)*4-4

式中：M为海浪波峰与波谷之间的径向距离，即半个主波长的距离；P为雷达图像的距离分辨率；

1.2.2、计算检测区域中一个像素点的回波差异值的计算方法为：

式中：I_x,y为位置在(x，y)的像素点的图像强度值；I_i为与位置在(x，y)的像素点距半个主波长的像素点的强度值；T_x,y为位置在(x，y)处像素点的回波差异值；

1.2.3、重复1.2.1、1.2.2的步骤得到每幅雷达图像的检测区域的所有像素点的回波差异值，再对其取均值，即可得到此雷达图像的检测区域的回波差异值均值；

1.2.4、重复1.2.1、1.2.2、1.2.3的步骤得到一组雷达图像检测区域的回波差异值均值；

1.2.5、重复1.2.1、1.2.2、1.2.3、1.2.4的步骤得到多组雷达图像检测区域的回波差异值均值；

步骤1.3：统计与步骤1.2.1、1.2.2、1.2.3、1.2.4中多组雷达图像的相对应10min的降雨量，得到真实的降雨强度，降雨强度用10min内的降雨量进行表示；

步骤1.4：作降雨强度和回波差异值均值的散点图，剔除其中存在的异常值，用最小二乘法对检测区域的回波差异值均值与降雨强度的关系进行线性拟合，得到拟合关系式；用相关系数来表示理论值和实际值之间的线性关系紧密程度，相关系数用以下公式求取：

式中：Cov(y，y1)为拟合值与原始值之间的协方差；Var[y]为原始值y的方差；Var[y1]为拟合值y1的方差。

2.根据权利要求1所述的一种基于航海雷达图像检测区域差异性参数的雨强等级反演方法，其特征在于：步骤1.4所述的用最小二乘法对检测区域的回波差异值均值与降雨强度的关系进行线性拟合，得到拟合关系式具体如下：回波差异值均值和降雨强度拟合得到的关系式如下：

y＝-3.1815×10^-9·x³+9.2245×10^-6-0.0089·x+2.8729

式中：x为每幅雷达图像的回波差异值均值；y为反演的降雨强度。

3.根据权利要求1所述的一种基于航海雷达图像检测区域差异性参数的雨强等级反演方法，其特征在于：所述步骤二具体如下：检测区域的回波差异值均值，对待检测雷达图像用选定的滤波方式进行预处理，并用在空间上相距待计算点半个主波长距离的像素点来计算此点的回波差异值，进而计算出检测区域中的回波差异值均值，步骤如下：

步骤2.1：利用雷达图像处理程序对雷达文件进行加载，利用选定的滤波方法去除同频干扰；

步骤2.2：根据雷达图像检测区域的径向距离和方位确定用于统计的雷达图像的检测区域。