[发明专利]高分三号全极化SAR数据的有效波高估计方法及系统

说明书

本发明公开了一种高分三号全极化SAR数据的有效波高估计方法及系统。该方法包括：获取待估计SAR图像的雷达入射角；分别计算待估计SAR图像在VV、HH、VH三个极化通道上的SAR图像的交叉谱实部；分别计算VV、HH、VH各极化通道的方位向截断波长；分别计算VV、HH、VH各极化通道上的SAR图像的归一化方差；将VV、HH、VH各极化通道上的SAR图像的交叉谱实部输入训练好的深度残差神经网络模型的深度残差卷积分支，将雷达入射角、VV、HH、VH各极化通道的方位向截断波长以及VV、HH、VH各极化通道上的SAR图像的归一化方差输入深度残差神经网络模型的全连接分支，得到待估计SAR图像对应的海浪有效波高度。本发明提供的海浪有效波高估计方法具有简便快捷、精度高的优势。

技术领域

本发明涉及海浪有效波高估计领域，特别是涉及一种高分三号全极化SAR数据的有效波高估计方法及系统。

背景技术

海浪是最为常见的海洋现象之一，同时也是台风等海洋灾害以及海洋内部能量的间接表现形式。海浪有效波高的准确观测，对海上工程建设、海洋灾害预警预报、海洋航行保障等均有着重要意义。与传统的浮标、船舶等海上单点测量方式相比，合成孔径雷达(Synthetic Aperture Radar，SAR)遥感卫星以其全天时、全天候观测，高分辨率、大幅宽覆盖等优势，已经成为目前重要的卫星遥感海浪观测手段。

2016年8月10日成功发射的高分三号是我国首颗C波段SAR卫星。高分三号卫星具有高分辨率、大成像幅宽、多成像模式等特点，能够全天时、全天候监视监测全球海洋，为海洋应用研究提供了大量高质量的遥感观测数据。其中高分三号卫星的波模式、全极化条带模式具有全极化成像的能力，可以同时获取同极化(VV和HH极化通道)和交叉极化(VH和HV极化通道)的信息，是进行海洋有效波高探测的理想星载SAR数据源。

目前的高分三号SAR有效波高反演方法主要包括两种类型。第一类方法首先进行由SAR图像到海浪方向谱的反演，再由海浪方向谱积分计算有效波高，如PFSM和Q-P方法。第二类方法通过建立有效波高与雷达入射角、归一化雷达散射截面、截断波长等参数的简单的回归模型进行反演，如CSAR_WAVE2和QPCWAVE_GF3方法。但是，以上方法存在流程复杂、精度不高的问题。

发明内容

本发明的目的是提供一种简便快捷、精度高的基于高分三号全极化SAR数据的海浪有效波高估计方法及系统。

为实现上述目的，本发明提供了如下方案：

一种高分三号全极化SAR数据的有效波高估计方法，包括：

获取待估计SAR图像；

获取所述待估计SAR图像的雷达入射角；

分别对所述待估计SAR图像在VV、HH、VH三个极化通道上的SAR图像进行交叉谱估计，得到VV、HH、VH各极化通道上SAR图像的交叉谱实部；

分别根据所述待估计SAR图像在VV、HH、VH各极化通道上的SAR图像的交叉谱实部计算VV、HH、VH各极化通道的方位向截断波长；

分别根据所述待估计SAR图像在VV、HH、VH各极化通道上的SAR图像的强度计算VV、HH、VH各极化通道上的SAR图像的归一化方差；

将所述VV、HH、VH各极化通道上的SAR图像的交叉谱实部输入训练好的深度残差神经网络模型的深度残差卷积分支，将所述雷达入射角、所述VV、HH、VH各极化通道的方位向截断波长以及所述VV、HH、VH各极化通道上的SAR图像的归一化方差输入所述深度残差神经网络模型的全连接分支，得到所述待估计SAR图像对应的海浪有效波高度，其中，所述深度残差神经网络模型包括相连接的深度残差卷积分支以及全连接分支。

可选的，所述交叉谱实部的计算方法包括：