[发明专利]基于阴影恢复形状技术的海浪参数提取方法

摘要

本发明公开了一种基于阴影恢复形状技术的海浪参数提取方法，根据Lambertian散射规律，推导出相对回波强度与入射角、方位向斜率、距离向斜率的关系式，结合阴影恢复形状（SFS）技术，与海表面方位向斜率与距离向斜率引起极化方向角的变化公式联立求解海表面各像素点斜率值。并利用快速傅里叶变换分别得到方位向斜率谱和距离向斜率谱。搜索谱峰位置，获取波数矢量信息，消除180°海浪方向模糊，确定海浪传播方向，根据波数与波长的关系计算出波长，利用海浪色散关系求解海浪周期，有效波高由平均斜率与波长计算。本发明公无需依赖于调制传递函数即可进行海面海浪谱反演，提取海浪波长、周期、有效波高和海浪波向等参数，对高频雷达获得的图像也可适用。

主权项

1.一种基于阴影恢复形状技术的海浪参数提取方法，其特征在于，具体包括以下步骤：步骤一、根据海面所成全极化SAR图像，选择需要进行参数提取的区域，计算所选取区域中每个像素对应的经纬度、入射角、分辨率；步骤二、根据每个像素的DN值计算极化模式的复散射系数S_VV、S_HH、S_HV、S_VH，其中VV代表垂直极化、HH代表水平极化、HV和VH代表正交极化；步骤三、求解海表面各像素点的方位向斜率和距离向斜率，具体方法如下：海表面方位向斜率与距离向斜率引起极化方向角漂移的关系式为：tanφ=tanβsinθ-tanγcosθ---(1)]]>其中，θ为雷达入射角，β、γ分别为每个像素对应的实际海面与大地水平面的方位向夹角和距离向夹角，tanβ、tanγ分别为海面方位向斜率和距离向斜率，φ为极化方向角漂移：其中，SHV=12(SHV+SVH),]]>*表示复共轭算子,Re(·)表示矢量的实部；根据Lambertian散射理论，将每个像素点的图像强度与图像平均图像强度相比较，得到：R(β,γ)=Ir(β,γ)I0=cosθcosβsin2(θ+γ)cos(θ+γ)sin2θ---(3)]]>其中，R为像素点图像的雷达散射截面值I_r与整幅图像所有像素点图像的雷达散射截面平均值I₀的比值；将方程（1）和（3）联立，求解得出方位向斜率和距离向斜率：tanβ＝tanφ[sinθ-tanγcosθ]    (4)tanγ=tan(arccos(0.5×[(R(α,β)sin2θcosθcosβ)2+4-R(α,β)sin2θcosθcosβ])-θ)---(5)]]>步骤四、将步骤三得到的方位向斜率和距离向斜率分别利用快速傅里叶变换得到方位向斜率谱和距离向斜率谱，将这两个方向的斜率谱相加，得到图像区域的海浪谱；步骤五、根据海浪谱谱峰所在波数矢量位置P(k_x,k_y)，确定海浪的具体传播方向，获取波数矢量信息，求解出波长、海浪周期、有效波高；其中，k_x、k_y分别为海浪主波传播波数矢量在距离向和方位向的分量。