[发明专利]一种利用单幅船载X波段雷达图像反演海浪参数的方法

权利要求书

1.一种利用单幅船载X波段雷达图像反演海浪参数的方法，其特征在于：包括以下步骤：

步骤一：选取反演区域，X波段雷达采集一幅灰度图像I(r，0)，其中，r为海面的点到雷达的距离，θ是方位角；选取相同距离、不同方位角的区域1和区域2；

步骤二：将区域1和区域2中雷达图像的灰度值分别插值到直角坐标系中，然后进行傅里叶变换，得到区域1的波数谱S₁(k_x，k_y)和区域2的波数谱S₂(k_x，k_y)，其中k_x和k_y分别为沿直角坐标的x方向和y方向的波数；

步骤三：找出区域1的波数谱的峰值S_1max及其对应的波数分量k_x1和k_y1，求出区域1的峰值波数和峰值波向；找出区域2的波数谱的峰值S_2max及其对应的波数分量k_x2和k_y2，求出区域2的峰值波数和峰值波向：

步骤四：根据区域1和区域2的波数谱，求峰值波数k_max和峰值波向θ_max；然后结合海浪的频散关系，计算得到波浪的主波波长L和主波周期T；

步骤五：消除峰值波向的180°方向模糊；

步骤六：选取主波波向附近的方向，对其灰度值积分，从而计算得到海浪的有效波高；

所述区域1的方位角为θ₁～θ₁+30°，区域2的方位角为θ₂～θ₂+30°，且θ₁和θ₂满足：

120°≤|θ₁-θ₂|≤150°

所述步骤三区域1的峰值波数和峰值波向为：

所述区域2的峰值波数和峰值波向为：

所述步骤四中峰值波数k_max和峰值波向θ_max具体为：如果S_1max＞S_2max，则k_max＝k_1max，θ_max＝θ_1max；如果S_1max≤S_2max，则k_max＝k_2max，θ_max＝θ_2max；然后结合海浪的频散关系，计算得到波浪的主波波长L和主波周期T。

2.根据权利要求1所述的一种利用单幅船载X波段雷达图像反演海浪参数的方法，其特征在于：确定波浪的主波波长L和主波周期T的方法具体为：

其中：g为重力加速度，d为观测海区的水深。

3.根据权利要求2所述的一种利用单幅船载X波段雷达图像反演海浪参数的方法，其特征在于：所述步骤五具体为：

对于雷达图像的每个方位向，分别对径向的灰度值积分：

其中，r₁和r₂分别为观测区域到雷达的最小距离和最大距离；如果I_r(θ_max)＞I_r(θ_max+180°)，则主波波向为θ_m＝θ_max；否则，主波波向为θ_m＝θ_max+180°。

4.根据权利要求3所述的一种利用单幅船载X波段雷达图像反演海浪参数的方法，其特征在于：所述观测区域到雷达的最小距离r₁和最大距离r₂的范围均为500m～1000m。