[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

说明书

本发明公开了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，属于海洋遥感技术领域。本发明方法如下：1.离线开展观测试验，确定检测区域的差异性系数与降雨强度拟合关系式；2.利用雷达图像处理程序对雷达文件进行加载并去除同频干扰，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，进而计算出雷达图像检测区域中的差异性参数，即回波差异值均值；3.将检测区域的回波差异值均值代入回波差异值均值‑降雨强度拟合关系式，即可反演出降雨强度；4.将计算得到的降雨强度和给定的降雨强度等级划分标准表相对照，即可得到降雨强度等级。本发明为航海过程中的降雨测量提供了一种新的便捷途径。

技术领域

本发明涉及的是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，属于海洋遥感技术领域，具体涉及的是利用航海雷达图像中检测区域的差异性参数进行降雨强度等级反演的海洋遥感技术领域。

背景技术

我国是一个海洋大国，拥有丰富的海洋资源，包括生物资源、矿产资源、油气资源、滨海旅游资源等，有着巨大的开发潜力。人类从事的各种与海洋相关的活动(例如海洋开发利用、海洋环境监测、灾害预测与预报以及国防)都与海洋的运动(如浪、流、潮等)有着密切的关系，其中海浪是影响最大且最为复杂的因素之一。目前利用遥感观测获取海浪信息的方法的应用最为广泛，利用海浪监测设备可以反演出海浪谱、波高、波长、波向、波周期等海浪信息。在反演海浪信息的过程中，降雨会严重破坏接收的海杂波信号，影响海浪信息提取的准确性，是海杂波信号的一大干扰来源。降雨在原始雷达图像上呈现线状，压制了原来的海杂波信号，降雨严重时，海杂波与雨杂波信号难以分离，特别是降雨达到中雨以上强度时，海浪信号将被降雨信号完全压制，所以对受到降雨干扰的雷达图像中降雨强度等级的监测有着重要的意义。考文献“卢志忠，杨建坡，黄玉.运动平台下X波段雷达海面风向反演算法[J].系统工程与电子技术，2016，38(4):879-803”与“冯司宇，马小舟，董国海.波高非线性概率分布高阶谱数值模型研究[J].海洋学报，2019，41(03):44-51.”对该方面进行了一定的研究探索。

目前，大多数情况下都将降雨视为干扰信号，对其进行抑制处理，但在航海过程中利用航海雷达对雷达图像进行降雨强度的估测方面的研究几乎处于空白状态，在航行时利用航海雷达实时地获得降雨强度的估测，能够有效地减少其对反演海浪参数的影响，有着重要的理论和现实意义。

在雷达图像中降雨特征的识别方面，目前的研究主要有：2008年，郝艳玲等引入图像的差异系数，定义为标准差和回波均值的比，联合图像的回波均值进行雷达图像的降雨干扰检测(郝燕玲，唐艳红，卢志忠.X波段航海雷达图像噪声检测与滤除方法研究[J].国土资源遥感.2008，20(2):14-17.)；

2010年郑亚能等(郑亚能.X波段航海雷达图像预处理器的研究与设计[D].哈尔滨工程大学硕士学位论文.2010:1-3)与2013年杨雪林等(杨雪林.雷达原始图像噪声预处理软件的设计与实现[D].哈尔滨工程大学硕士学位论文.2013:21-24)对此检测方法再次进行了研究；

2012年，Lund等(Lund B,Graber H C,Romeiser R.Wind Retrieval FromShipborne Nautical X-Band Radar Data[J].Geoscience and Remote Sensing IEEETransactions on.2012，50(10):3800-3811P.)提出利用整幅雷达图像的零强度百分比识别降雨干扰，零强度百分比定义为无效信号像素点在所有信号中的比例；同年，沈继红等(沈继红，李英，戴运桃等.X-band雷达图像中降雨干扰的识别与抑制[J].光学精密工程.2012，20(8):1846-1853)利用质量控制、三维表面粗糙度评定参数及信噪比进行降雨干扰检测；

2015年，向拓(向拓.雷达测波仪图像去噪技术研究及软件设计[D].哈尔滨工.程大学硕士学位论文.2015:1-3，31-40)将零强度百分比法应用于雷达图像遮挡区，提高了降雨干扰检测的准确度；