基于航海雷達(dá)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(shí)時(shí)的監(jiān)測(cè)海洋動(dòng)力環(huán)境對(duì)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(dá)反演海表面參數(shù)成為可能。本文在教研室在研項(xiàng)目的支持上，對(duì)利用航海雷達(dá)反演海面風(fēng)向技術(shù)進(jìn)行了研究，取得了比較滿意的結(jié)果，為進(jìn)一步研究航海雷達(dá)在海洋遙感領(lǐng)域的應(yīng)用奠定了基礎(chǔ)。
　　本文在對(duì)國(guó)內(nèi)外海面風(fēng)向反演相關(guān)文獻(xiàn)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(dá)（Synthetic Aperture Radar簡(jiǎn)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(dá)中風(fēng)條紋的成因和特性，利用仿真實(shí)驗(yàn)對(duì)風(fēng)條紋的特性進(jìn)行了驗(yàn)證，仿真實(shí)驗(yàn)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(shí)間間隔內(nèi)，風(fēng)條紋在雷達(dá)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(huì)導(dǎo)致反演精度的降低。接下來(lái)，從風(fēng)條紋的特性來(lái)分析，本文對(duì)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(yùn)動(dòng)場(chǎng)，從而推算出目標(biāo)的移動(dòng)方向和速度，這與風(fēng)條紋的特性是相違背的。通過實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，利用光流法計(jì)算出風(fēng)條紋的移動(dòng)方向和移動(dòng)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(shí)驗(yàn)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(jìn)行了對(duì)比，實(shí)驗(yàn)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(duì)風(fēng)條紋圖像進(jìn)行縮減從而可以避免由于圖像縮減而造成的圖像失真，計(jì)算較簡(jiǎn)單。譜方法首先對(duì)雷達(dá)圖像中的風(fēng)條紋進(jìn)行二維離散傅里葉變換，將雷達(dá)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