[发明专利]一种利用合成雷达图像精准定位热带气旋中心的方法及系统

说明书

本发明公开了一种利用合成雷达图像(Synthetic Aperture Radar，SAR)精准定位热带气旋(Tropical Cyclone，TC)中心的方法及系统，包括步骤：获得含有风条纹信息的SAR图像，对图像进行辐射校正及几何校正；将SAR图像划分为若干个子图像并反演每个子图像中的风向；基于子图像中的风向实现SAR图像中TC的粗定位；判断粗定位的中心是否处于SAR图像的内部，若否，将粗定位的中心作为TC风向的中心；若是，执行下一步骤；以粗定位结果为中心，在SAR图像的基础上提取目标区域；将目标区域划分为若干个子区域并反演每个所述子区域的风向；基于子区域中的风向实现SAR图像中TC的精定位。本发明利用SAR图像分析TC风向，基于风向实现TC中心全自动定位，具有极大的实用价值。

技术领域

本发明涉及热带气旋中心定位技术领域，具体涉及一种利用合成雷达图像精准定位热带气旋中心的方法及系统。

背景技术

热带气旋(Tropical Cyclone，TC)是产生于热带洋面上的中尺度暖性气旋，可见于西太平洋(台风)、大西洋和东北太平洋(飓风)以及印度洋和南太平洋。能够给TC过境区域的人们带来巨大的生命和财产损失。TC路径的追踪和预测是气象机构的主要任务之一。作为TC的最重要的参数之一，TC中心位置在分析TC强度以及运动路径中起着关键作用。如果在TC的不同发展阶段进行准确定位，就能够提前对TC做好防范并减少人们的生命和财产损失。

合成孔径雷达(Synthetic Aperture Radar，SAR)是一种高分辨率成像雷达，可在能见度极低的气象条件下得到光学照相的高分辨率雷达影像，具有全天时、全天候、高分辨率海洋遥感观测的特点,因而目前被较多用于定位TC的中心位置。近几十年来，现有技术对利用SAR图像进行TC中心定位提出了很多方法，这些方法包括半自动和全自动两种方式。与半自动的中心定位方法相比，全自动的方法更显客观。在这些方法中，包括使用小波分析法来估计TC中风眼的尺度和面积；还包括基于雷达数据并使用遗传算法来确定TC中心；也有对含有TC信息的SAR图像使用标记分水岭算法结合形态学分析来进行TC中心定位；此外还有使用数学形态学方法和骨骼进化分离法从C波段SAR数据中提取TC中心。

公开号为CN107578441A的发明专利申请公开了一种TC中心定位的红外亮温偏差角梯度分布均匀性方法，首先，从红外卫星云图中截取感兴区域，并分别进行Bezier直方图分割和K均值聚类分割得到TC主体云系二值图像和红外亮温变化剧烈位置二值图像。将上述两幅二值图像相乘得到TC主体云系红外亮温变化剧烈位置的二值图像。然后，对得到的二值图像进行Hough变换检测圆以减小TC中心的搜索范围。最后，以检测区域内每个像素点为参考中心计算得到偏差角梯度分布均匀性矩阵，偏差角梯度分布均匀性矩阵中值最大的位置为TC中心位置。

上述申请都没有利用整幅SAR图像中的信息进行TC中心定位。因此，如何利用整幅SAR图像中的TC风向进行TC中心定位，提高TC中心定位的准确度，是本领域亟待解决的问题。

发明内容

本发明的目的是针对现有技术的缺陷，提供了一种利用合成孔径雷达(SyntheticAperture Radar，SAR)图像精准定位热带气旋(Tropical Cyclone，TC)中心的方法。本发明利用SAR图像先是进行TC风向反演，基于风向实现TC中心全自动定位，提高了TC中心定位的精度，具有极大的实用价值。

为了实现以上目的，本发明采用以下技术方案：

一种利用合成雷达图像精准定位热带气旋中心的方法，包括步骤：

S1、获得含有风条纹信息的SAR图像，对所述图像进行辐射校正及几何校正；

S2、将所述SAR图像划分为若干个子图像并反演每个所述子图像中的风向；

S3、基于所述子图像中的风向实现所述SAR图像中TC的粗定位；