專利名稱：基于sar子孔徑序列圖像的海洋動態(tài)信息提取方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及合成孔徑雷達(SAR)技術(shù)領(lǐng)域，是一種基于SAR子孔徑序列圖像的海洋動態(tài)信息提取方法。
背景技術(shù)：
合成孔徑雷達(SAR)是20世紀50年代末發(fā)展起來的一種主動微波遙感手段， 與其他遙感手段相比，有探測范圍大、分辨率高、全天時、全天候、分辨率不隨斜距變化等優(yōu)勢，在很多領(lǐng)域都得到了大量成功的應(yīng)用。尤其在對海洋這樣探測范圍大、云霧干擾大的區(qū)域進行遙感探測時，SAR更是一個不可或缺的重要遙感手段。世界上第一個星載 SAR——SeaSAT就是應(yīng)用于海洋遙感的，后來陸續(xù)發(fā)射的多顆SAR衛(wèi)星，包括ERS-1/2， RADARSAT-1/2, EnviSAT等都有大量成功的海洋遙感應(yīng)用。我國正在規(guī)劃的“海洋三號”衛(wèi)星預(yù)計也將裝備SAR載荷。海洋場景最大的特點就在于它的復(fù)雜的動態(tài)特性，它既包含周期小至秒級的小尺度波浪振動，也包括周期長達幾十分鐘甚至數(shù)小時的內(nèi)波、洋流等等。海洋遙感的一個重要目的就是提取海洋的動態(tài)信息。目前的SAR海洋遙感信息處理通常都是基于單幅SAR圖像進行人工或機器檢測和信息提取，形象的說就是用“照相機”而不是用“攝像機”來獲取動態(tài)信息?；趩畏鶊D像來提取目標動態(tài)信息需要對目標特性有很好的先驗知識而且提取的動態(tài)信息還是比較有限，如測區(qū)的海面風速、水下地形環(huán)境、海水分層結(jié)構(gòu)等。另一方面，經(jīng)典的SAR成像理論是要求目標在合成孔徑時間內(nèi)不變的，而海洋很多動態(tài)信息的時變周期往往比合成孔徑時間還短，目前海洋SAR數(shù)據(jù)的信號處理方法往往直接套用固定目標的SAR 處理方法，這樣很容易丟失一些快變信息。SAR的合成孔徑時間取決于方位向天線長度、平臺速度和電磁波長，隨著SAR分辨率指標的不斷提高，合成孔徑時間也不斷提高，例如目前機載SAR米級分辨率的L波段SAR的合成孔徑時間已經(jīng)長達30秒甚至更長，如果直接采用固定目標的SAR信號處理方法就會丟失時變周期小于30秒的動態(tài)信息，這已經(jīng)不能滿足數(shù)百米波長的波浪成像的要求了(深水海域500波長波浪振動周期約為18秒)。這也是機載L波段SAR圖像雖然額定分辨率可以達到米量級甚至更高，但卻往往無法看到百米以內(nèi)波長波浪的主要原因。因此直接套用陸地目標的SAR信息處理方法來處理海洋動態(tài)目標， 會丟失很多海面動態(tài)信息。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是公開一種基于SAR子孔徑序列圖像的海洋動態(tài)信息提取方法，不用進行復(fù)雜的目標特性建模，而準確地提取海面的動態(tài)信息。為達到上述目的，本發(fā)明的技術(shù)解決方案是一種基于SAR子孔徑序列圖像的海洋動態(tài)信息提取方法，其包括步驟(A)對SAR回波數(shù)據(jù)進行子孔徑成像處理，得到子孔徑序列圖像；(B)對每個子孔徑圖像進行斑點噪聲抑制、特征增強和網(wǎng)格劃分后，對每兩個相鄰子孔徑圖像進行一次海面動態(tài)信息提取，得到每個網(wǎng)格的特征運動速度Vx (S，T)，Vy (S，T)； 假設(shè)有N個子孔徑圖像，則有N-I個運動速度提取結(jié)果。(C)再對N-I個運動速度提取的結(jié)果進行平均，減小誤差和噪聲，得海洋動態(tài)信肩、ο所述的海洋動態(tài)信息提取方法，其所述步驟(A)，其處理流程如下1)SAR原始信號經(jīng)前期處理后，轉(zhuǎn)換到方位向頻域；2)對方位向頻域進行子孔徑分割，得多數(shù)個子孔徑，為子孔徑1、子孔徑2……、 子孔徑N;3)對步驟2)進行后續(xù)SAR成像處理，得多數(shù)個子孔徑序列圖像，為子孔徑圖像 1、子孔徑圖像2……、子孔徑圖像N。所述的海洋動態(tài)信息提取方法，其所述每個子孔徑圖像對應(yīng)的頻寬為
權(quán)利要求
1.一種基于SAR子孔徑序列圖像的海洋動態(tài)信息提取方法，其特征在于包括步驟(A)對SAR回波數(shù)據(jù)進行子孔徑成像處理，得到子孔徑序列圖像；(B)對每個子孔徑圖像進行斑點噪聲抑制、特征增強和網(wǎng)格劃分后，對每兩個相鄰子孔徑圖像進行一次海面動態(tài)信息提取，得到每個網(wǎng)格的特征運動速度Vx (S，T)，Vy(S，Τ)；假設(shè)有N個子孔徑圖像，則有N-I個運動速度提取結(jié)果。(C)再對N-I個運動速度提取的結(jié)果進行平均，減小誤差和噪聲，得海洋動態(tài)信息。
2.如權(quán)利要求1所述的海洋動態(tài)信息提取方法，其特征在于所述步驟(A)，其處理流程如下1)SAR原始信號經(jīng)前期處理后，轉(zhuǎn)換到方位向頻域；2)對方位向頻域進行子孔徑分割，得多數(shù)個子孔徑，為子孔徑1、子孔徑2……、子孔徑N;3)對步驟幻進行后續(xù)SAR成像處理，得多數(shù)個子孔徑序列圖像，為子孔徑圖像1、子孔徑圖像2……、子孔徑圖像N。
3.如權(quán)利要求1或2所述的海洋動態(tài)信息提取方法，其特征在于所述每個子孔徑圖像對應(yīng)的頻寬為ΑΙ7 2νAF =-DN其中，ν為雷達飛行速度，D為天線方位向長度，N為子孔徑個數(shù)。
4.如權(quán)利要求2所述的海洋動態(tài)信息提取方法，其特征在于所述相鄰子孔徑圖像之間的間隔時間為AT = ^-DvN其中，Rtl為目標在合成孔徑時間內(nèi)的最近斜距，λ為波長。
5.如權(quán)利要求1所述的海洋動態(tài)信息提取方法，其特征在于所述步驟(B)中，對每個子孔徑圖像首先采用多視的方法對SAR圖像斑點噪聲進行抑制，然后根據(jù)目標特性進行特征增強，抑制海面背景中的無用信息，其中，特征增強所采用的方法需根據(jù)所關(guān)注的目標特性進行選擇(1)對內(nèi)波、海浪的線狀特征，采用小波域非線性增強、曲波域非線性增強的方法進行特征增強；( 對強點目標艦船，采用灰度非線性增強方法進行強點增強，增強圖像中的有用特征，抑制無關(guān)信息和噪聲；然后對圖像進行網(wǎng)格劃分。
6.如權(quán)利要求5所述的海洋動態(tài)信息提取方法，其特征在于所述網(wǎng)格的大小需與關(guān)注的目標類型相適合，對于內(nèi)波的大尺度特征網(wǎng)格為Ikm2左右，對于流場、波浪的中尺度特征網(wǎng)格為0. Olkm2左右，對于艦船小尺度特征網(wǎng)格為IOOm2左右。
7.如權(quán)利要求1所述的海洋動態(tài)信息提取方法，其特征在于所述步驟(B)中，對每兩個相鄰子孔徑圖像進行一次海面動態(tài)信息提取，包括(1)對每個網(wǎng)格到相鄰子孔徑圖像中對應(yīng)位置網(wǎng)格進行特征匹配，由于子孔徑圖像間隔時間短，圖像間特征相關(guān)度很高，但位移很小，因此采用頻域相位相關(guān)法的方法進行亞像元的高精度平移估計； 具體計算方法如下首先將兩個網(wǎng)格圖像進行二維傅里葉變換后進行共軛相乘，并求解纏相位
全文摘要
本發(fā)明公開了一種基于SAR子孔徑序列圖像的海洋動態(tài)信息提取方法，涉及SAR技術(shù)，包括(A)對SAR回波數(shù)據(jù)進行子孔徑成像處理，得到子孔徑序列圖像；(B)對每個子孔徑圖像進行特征提取和網(wǎng)格劃分后，對每兩個相鄰子孔徑圖像進行一次海面動態(tài)信息提取，得到每個網(wǎng)格的特征運動速度Vx(S，T)，Vy(S，T)；(C)再對多次提取的結(jié)果進行平均，減小誤差和噪聲，得海洋動態(tài)信息。本發(fā)明方法，簡單、易行，適用范圍廣，可準確地提取海面的動態(tài)信息。
文檔編號G01S7/41GK102565772SQ20101059496
公開日2012年7月11日 申請日期2010年12月20日 優(yōu)先權(quán)日2010年12月20日
發(fā)明者朱敏慧, 歐陽越, 王小青, 種勁松 申請人:中國科學院電子學研究所