基于航海雷達圖像的海面風(fēng)向信息提取技術(shù)研究.pdf

1、海洋占了地球面積的三分之二，包含著豐富的漁業(yè)和礦產(chǎn)資源，因此探索和開發(fā)海洋資源將成為21世紀(jì)重要的研究課題。全方位、實時的監(jiān)測海洋動力環(huán)境對于我們了解和開發(fā)海洋具有重要的指導(dǎo)意義。隨著海洋遙感技術(shù)的發(fā)展，使得利用雷達反演海表面參數(shù)成為可能。本文在教研室在研項目的支持上，對利用航海雷達反演海面風(fēng)向技術(shù)進行了研究，取得了比較滿意的結(jié)果，為進一步研究航海雷達在海洋遙感領(lǐng)域的應(yīng)用奠定了基礎(chǔ)。
　　本文在對國內(nèi)外海面風(fēng)向反演相關(guān)文獻的分析和

2、研究基礎(chǔ)上，分析了在SAR圖像中風(fēng)條紋的成因以及特性，結(jié)合合成孔徑雷達（Synthetic Aperture Radar簡稱SAR）圖像中風(fēng)條紋的成因和特性分析了X波段航海雷達中風(fēng)條紋的成因和特性，利用仿真實驗對風(fēng)條紋的特性進行了驗證，仿真實驗結(jié)果表明風(fēng)條紋是靜態(tài)的、低頻的周期性條紋，并且與風(fēng)向是平行的。在較短的時間間隔內(nèi)，風(fēng)條紋在雷達圖像中的位置基本保持不變。由于風(fēng)條紋與風(fēng)向是平行的，因此可以利用局部梯度法反演海面風(fēng)向，利用局部梯度法

3、反演海面風(fēng)向具有一定的反演精度，圖像縮減問題會導(dǎo)致反演精度的降低。接下來，從風(fēng)條紋的特性來分析，本文對光流法反演海面風(fēng)向的可行性提出質(zhì)疑，原因在于光流法是利用目標(biāo)物體在圖像序列中形成的運動場，從而推算出目標(biāo)的移動方向和速度，這與風(fēng)條紋的特性是相違背的。通過實驗結(jié)果表明，利用光流法計算出風(fēng)條紋的移動方向和移動速度均接近于零。
　　最后，本文分別介紹了譜方法的原理以及利用譜方法反演海面風(fēng)向的具體實驗步驟。并且局部梯度法和譜方法這兩種方

4、法反演海面風(fēng)向的誤差進行了對比，實驗結(jié)果表明，利用譜方法反演海面風(fēng)向比局部梯度法反演海面風(fēng)向具有更高的反演精度。譜方法除了在反演精度方面優(yōu)于局部梯度法以外，譜方法不需要對風(fēng)條紋圖像進行縮減從而可以避免由于圖像縮減而造成的圖像失真，計算較簡單。譜方法首先對雷達圖像中的風(fēng)條紋進行二維離散傅里葉變換，將雷達圖像中的風(fēng)條紋信息從空間域轉(zhuǎn)換到頻率域，在風(fēng)條紋的頻譜圖中，低波數(shù)譜峰值連線的垂線方向就是所選區(qū)域的風(fēng)向。但是利用譜方法和局部梯度法反演海