[发明专利]一种中尺度涡特征参数的反演方法及系统

说明书

本发明公开了一种中尺度涡特征参数的反演方法及系统，反演方法包括采集海洋SAR图像，通过辐射校正、明暗趋势处理的方式对海洋SAR图像进行预处理，获得第一图像；对第一图像进行一次滤波处理，获得中尺度涡特征增强的第二图像，并获取第二图像的SAR图像梯度；基于形态学滤波处理，对第二图像进行二次滤波处理后，根据SAR图像梯度，通过边缘检测的方法，获取第二图像的每条边缘线的坐标集合，通过Hough变换检测算子，构建中尺度涡特征参数反演模型；反演系统包括图像采集模块、第一滤波处理模块、第二滤波处理模块、反演模块；本发明实现了仿真数据、航空SAR观测数据及其他同类卫星数据的海洋中尺度涡反演方法的有效性，为本领域技术方案提供了技术新思路。

技术领域

本申请涉及海洋参数反演技术领域，具体而言，涉及一种中尺度涡特征参数的反演方法及系统。

背景技术

海洋中尺度涡在海洋中覆盖范围较大，尺度为百公里级。空间形态是中尺度涡的主要表观特征之一，类型不同和机理不同的中尺度涡空间形态呈现出各自的规律。如海洋冷涡形状会呈现固定的圆饼状，暖涡则随着强度不同呈现出从圆形到带状、丝状、舌状不等的形状特征等。在SAR图像上海洋中尺度涡呈现出具有弱边缘的圆形、带状、舌状等结构。

中尺度涡ROI(感兴趣区域)的确定是中尺度涡参数反演的难点，包括了判断ROI区域的有无和ROI区域的确定，以便于缩小目标范围，排除其他海洋现象干扰，反演中尺度涡特征参数。由于中尺度涡图像结构复杂，通过图像处理的方法判断是否存在中尺度涡区域，及中尺度涡区域的大致范围是很难做到的。

发明内容

本发明的目的是采取人工干预的方法确定ROI区域，为了实现上述目的，本发明提供了一种中尺度涡特征参数的反演方法，包括以下步骤：

采集海洋SAR图像，通过辐射校正、明暗趋势处理的方式对海洋 SAR图像进行预处理，获得第一图像；

对第一图像进行一次滤波处理，获得中尺度涡特征增强的第二图像，并获取第二图像的SAR图像梯度；

基于形态学滤波处理，对第二图像进行二次滤波处理后，根据 SAR图像梯度，通过边缘检测的方法，获取第二图像的每条边缘线的坐标集合；

基于坐标集合，通过Hough变换检测算子，构建中尺度涡特征参数反演模型，其中，中尺度涡特征参数反演模型用于通过拟合中尺度涡现象呈现的椭圆位置，判断椭圆中心，获取涡的中心，并根据坐标集合，对中尺度涡特征参数进行反演。

优选地，在对第一图像进行一次滤波处理的过程中，通过拉普拉斯金字塔方法，对第一图像进行第一次滤波处理，获得第一图像的第一低通图像和多级高通图像。

优选地，在对第一图像进行一次滤波处理的过程中，基于离散 Contourlet变换，对第一图像进行第二次滤波处理，获得第一图像的第二低通图像和分布于多尺度、多方向上的高频分量；

根据第一低通图像、第二低通图像、多级高通图像、高频分量，获取第二图像。

优选地，在对第一图像进行第二次滤波处理的过程中，通过LP 与DFB，构建双层滤波器PDFB，其中，双层滤波器PDFB用于以轮廓段的方式逼近原始图像。

优选地，在对第二图像进行二次滤波处理的过程中，形态学滤波处理的方程式为：

其中，△G表示结构元素尺寸区域内图像的灰度最大值与最小值的差值；△D表示计算梯度时定义的距离。

优选地，在获取坐标集合的过程中，边缘检测的方法包括以下步骤：

S101.通过高斯滤波器平滑第二图像；

S102.基于一阶偏导数的有限差分，计算SAR图像梯度的幅值和方向；