[发明专利]一种基于海岸线矢量数据的SAR图像海陆分离方法

权利要求书

1.一种基于海岸线矢量数据的SAR图像海陆分离方法，其特征在于，利用海岸线几何结构特征，以及SAR图像上的区域灰度信息，通过SAR图像与先验海岸线矢量数据的配准，确定SAR图像的海域，完成SAR图像的海陆分离；

所述SAR图像与先验海岸线矢量数据的配准，包括以下步骤：

1)根据已知SAR成像中心经纬度，以及SAR成像模式的分辨率、长、宽等参数，计算SAR图像覆盖范围；

2)根据SAR图像覆盖范围，搜索选择满足该范围的海岸线矢量数据；

3)根据得到的海岸线矢量数据，进行海岸线矢量数据栅格化，得到栅格化后的海岸线图像，确保两者分辨率一致；

4)依据SAR成像参数，计算SAR图像距离维与正北向夹角σ，将海岸线栅格图旋转σ角度，使得海岸线图像X、Y轴指向与SAR图像保持一致，得到最终的海岸线二值图像；

5)利用基于海岸线结构支持度的海岸线图像和SAR图像配准，完成SAR图像与先验海岸线矢量数据的配准；

所述步骤5)中基于海岸线结构支持度的海岸线图像和SAR图像配准，具体实现为：

1)将基于海岸线点、直线的支持度之和定义为海岸线结构支持度s；

2)基于步骤1)定义的海岸线结构支持度，通过在SAR图像中搜寻对海岸线结构支持度最大点，找到最大匹配位置，即匹配中心，进一步将海岸线数据映射到SAR图像中，得到SAR图像中的海域。

2.根据权利要求1的一种基于海岸线矢量数据的SAR图像海陆分离方法，其特征在于，所述步骤3)中的海岸线矢量数据栅格化，是采用边界代数法，对GIS海岸线先验数据进行面矢量栅格化。

3.根据权利要求2的一种基于海岸线矢量数据的SAR图像海陆分离方法，其特征在于，所述采用边界代数法，对GIS海岸线先验数据进行面矢量栅格化的具体实施包括：

1)依据矢量数据的外接矩形，创建目标栅格矩阵，并对栅格矩阵的栅格单元值初始化；

2)对于数据中任意一个多边形区域，从边界上的某一点开始，逆时针方向搜索其边界；当边界线段为上行时，对该线段左侧具有相同行坐标的所有栅格全部加上一个属性值a；当边界为下行时，对该线段左侧具有相同行坐标的所有栅格全部减去一个属性值a；当边界线段平行于栅格时，不做任何运算；顺序、依次处理所有的边，直至该多边形所有边均处理结束；

3)重复步骤2)，直至所有多边形处理完；

根据上述步骤，可快速将海岸线矢量面数据栅格化，对其边缘检测后，即可得到其边缘，称为海岸线图像。

4.根据权利要求1的一种基于海岸线矢量数据的SAR图像海陆分离方法，其特征在于，所述海岸线结构支持度s具体定义如下：

其中，D定义为线段两边一定宽度内点的集合；G(x,y)表示点(x,y)处的梯度模，A值越大则表示线段附近各点的梯度模G越大；表明各点的梯度方向与线段的方向越垂直，其值会越大，Δθ＝θ(x,y)-θ₀，θ(x,y)表示点(x,y)处的走向，与梯度方向垂直，θ₀表示线段的走向，对于角度相减的结果，必须进行规范化，确保Δθ的范围约束在[0,π2)，以使Δθ反映的确实是两条走向所夹的锐角；λ₁、λ₂为定值，用于平衡两种特点的抗噪性及灵敏性。

5.根据权利要求1的一种基于海岸线矢量数据的SAR图像海陆分离方法，其特征在于，所述步骤2)的具体实现为：

1)构造海岸线图像边缘特征结构，即分割海岸线中的海岸线曲线，使之分为多个小线段；

2)将每个线段作为一个模板，在SAR图像上检测搜索匹配位置，在SAR图像上进行该海岸线结构检测，将所有线段的支持度响应矩阵累加，最大值位置即为海岸线数据与SAR图像的匹配位置；

3)将最大支持度的匹配位置作为配准结果输出，找到两者的坐标映射关系；几何变换模型变换过程为其中，t_x，t_y，c，θ分别为SAR图像相对于基准图的x平移、y平移、尺度变换及旋转角度，x_ai、y_ai、x_bi、y_bi为两幅图像中的对应坐标，则可将SAR图像中的点映射到海岸线图像中，判断该点是否为海岸线，检测出SAR图像中的海岸线；

4)将海岸线数据映射到SAR图像中，得到SAR图像中的海域。