[發明專利]一種基于contourlet變換的SAR圖像波群參數檢測方法

無效

• 申請號: 201010513170.1
• 申請日: 2010-10-21
• 公開（公告）號: CN102034233A
• 公開（公告）日: 2011-04-27
• 發明（設計）人: 楊永生;張宗杰;趙梅
• 申請（專利權）人: 蘇州科技學院
• 主分類號: G06T7/00
• 分類號: G06T7/00
• 代理公司: 南京經緯專利商標代理有限公司 32200
• 代理人: 樓高潮

技術領域

本發明涉及海洋遙感技術領域，具體地涉及一種基于contourlet變換的SAR圖像波群參數檢測方法。

背景技術

在物理海洋學中，波群是由許多波長、周期、波高及其波向相近的波列所構成的，是一種經常出現的海洋現象。實踐表明，在一定的條件下，波群可轉化為freak?wave，rouge?wave以及giant?wave等諸多形式的“大波”。眾所周知，這些“大波”已造成了數起海上石油泄漏事件、上百只商船的沉沒事件以及對近海岸工程的嚴重破壞，給海洋環境造成了嚴重污染，導致了大量海洋生物的死亡，同時也給人類帶來了巨額的經濟損失和人員傷亡。因此，波群的研究對海上交通運輸的安全、海岸和港口的設計以及海洋環境保護方面有著重要的現實意義。

傳統的波群測量是采用浮標在固定點處對某一物理量進行長時間的觀測，得到一個一維的時間序列，然后對觀測數據進行分析和處理得到波群的參數。該方法的缺點是：觀測范圍有限、周期性觀測較難實現、獲取的信息具有局部性、成本較高以及海上作業受天氣的影響較大。合成孔徑雷達是一種全天時、全天候和高分辨率成像雷達，可從海洋圖像中提取各種海洋信息，如歐洲環境衛星中的ASAR(Advanced?synthetic?aperture?radar)。

從SAR海洋圖像中提取波群特征的現有主要方法是波包絡線法和波能法。波能法是利用窗口法來計算波能量的，這類方法極易受到窗口尺寸及噪聲的影響，而且輸出波群參數的種類也很有限。波包絡線法是通過對SAR圖像進行二維Hilbert變換來提取波群的包絡線，然后根據波包絡線來計算波群的特征參數，如波峰長度，有效波高、波長及波群方向等。由于二維Hilbert變換極易受到噪聲的影響，使得其波包絡線中含有很多的“毛刺”，這不利于波群特征參數的計算。雖然通過增加帶通濾波器，可減少部分“毛刺”，這種方法對于SAR圖像中的單向規則波群的效果較好。但在真實的海面中常常出現的是多向不規則波群，以及受到SAR圖像中噪聲等干擾因素的影響，導致了該方法在復雜波群情況下的參數檢測精度不高。

基于以上原因，發明一種易行的精度高的SAR圖像波群參數檢測方法，以解決現有技術中波群特征檢測法易受影響且精確度不高的問題已成為本技術領域中亟待解決的技術問題。

發明內容

為克服現有技術中的不足，本發明的目的在于提出一種基于contourlet變換的SAR圖像波群參數檢測方法，解決了現有技術中SAR圖像對于復雜波群參數的檢測精度不高的問題。

為解決上述技術問題，達到上述技術目的，本發明采用如下技術方案：

一種基于contourlet變換的SAR圖像波群參數檢測方法，包括以下步驟：

步驟1)讀入SAR散射圖像I(x，y)，對SAR散射圖像I(x，y)進行二維Fourier變換，得到圖像方差譜I(k_x，k_y)，其中，(x，y)為海面的方位向和距離向的坐標，(k_x，k_y)為方位向和距離向的波數；對圖像方差譜I(k_x，k_y)利用海浪譜反演算法，求出海面的方向譜P(k_x，k_y)，然后對海面的方向譜P(k_x，k_y)進行二維逆Fourier變換，得到海面的波高圖η(x，y)；

步驟2)對由步驟1)獲得的波高圖η(x，y)進行二級contourlet變換和閾值處理，獲得波高圖η(x，y)中的高波邊緣；

步驟3)采用塊提取算法和平滑處理法，從由步驟1)獲得的波高圖η(x，y)和由步驟2)獲得的高波邊緣中聯合提取出具有連通的波群區域，其中，所述塊提取法提取的是由步驟1)獲得的波高圖η(x，y)中選擇一個初始的窗口W1作為塊提取算法的種子，所述平滑處理法是用3×3的窗口去平滑經塊提取法處理出的高波的邊緣；

步驟4)從步驟3)所得的連通的波群區域中人工選取出最大的矩形區域作為待分析的波群數據，記為g(x，y)；

步驟5)對波群數據g(x，y)進行二維Fourier變換，得到波群方向譜G(k_x，k_y)，根據波群方向譜G(k_x，k_y)及公式推算波群的參數：有效波高H_s、波長λ和波群傳播方向；