[發(fā)明專利]一種利用合成雷達(dá)圖像精準(zhǔn)定位熱帶氣旋中心的方法及系統(tǒng)

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 202010621952.0
• 申請日: 2020-07-01
• 公開（公告）號: CN111862005A
• 公開（公告）日: 2020-10-30
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 鄭罡;王焱;周立章;陳鵬
• 申請（專利權(quán)）人: 自然資源部第二海洋研究所
• 主分類號: G06T7/00
• 分類號: G06T7/00;G06T7/62;G06T7/73;G06T5/00
• 代理公司: 杭州知學(xué)知識產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 33356
• 代理人: 張雯

本發(fā)明公開了一種利用合成雷達(dá)圖像(Synthetic Aperture Radar，SAR)精準(zhǔn)定位熱帶氣旋(Tropical Cyclone，TC)中心的方法及系統(tǒng)，包括步驟：獲得含有風(fēng)條紋信息的SAR圖像，對圖像進(jìn)行輻射校正及幾何校正；將SAR圖像劃分為若干個子圖像并反演每個子圖像中的風(fēng)向；基于子圖像中的風(fēng)向?qū)崿F(xiàn)SAR圖像中TC的粗定位；判斷粗定位的中心是否處于SAR圖像的內(nèi)部，若否，將粗定位的中心作為TC風(fēng)向的中心；若是，執(zhí)行下一步驟；以粗定位結(jié)果為中心，在SAR圖像的基礎(chǔ)上提取目標(biāo)區(qū)域；將目標(biāo)區(qū)域劃分為若干個子區(qū)域并反演每個所述子區(qū)域的風(fēng)向；基于子區(qū)域中的風(fēng)向?qū)崿F(xiàn)SAR圖像中TC的精定位。本發(fā)明利用SAR圖像分析TC風(fēng)向，基于風(fēng)向?qū)崿F(xiàn)TC中心全自動定位，具有極大的實(shí)用價(jià)值。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及熱帶氣旋中心定位技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種利用合成雷達(dá)圖像精準(zhǔn)定位熱帶氣旋中心的方法及系統(tǒng)。

背景技術(shù)

熱帶氣旋(Tropical Cyclone，TC)是產(chǎn)生于熱帶洋面上的中尺度暖性氣旋，可見于西太平洋(臺風(fēng))、大西洋和東北太平洋(颶風(fēng))以及印度洋和南太平洋。能夠給TC過境區(qū)域的人們帶來巨大的生命和財(cái)產(chǎn)損失。TC路徑的追蹤和預(yù)測是氣象機(jī)構(gòu)的主要任務(wù)之一。作為TC的最重要的參數(shù)之一，TC中心位置在分析TC強(qiáng)度以及運(yùn)動路徑中起著關(guān)鍵作用。如果在TC的不同發(fā)展階段進(jìn)行準(zhǔn)確定位，就能夠提前對TC做好防范并減少人們的生命和財(cái)產(chǎn)損失。

合成孔徑雷達(dá)(Synthetic Aperture Radar，SAR)是一種高分辨率成像雷達(dá)，可在能見度極低的氣象條件下得到光學(xué)照相的高分辨率雷達(dá)影像，具有全天時(shí)、全天候、高分辨率海洋遙感觀測的特點(diǎn),因而目前被較多用于定位TC的中心位置。近幾十年來，現(xiàn)有技術(shù)對利用SAR圖像進(jìn)行TC中心定位提出了很多方法，這些方法包括半自動和全自動兩種方式。與半自動的中心定位方法相比，全自動的方法更顯客觀。在這些方法中，包括使用小波分析法來估計(jì)TC中風(fēng)眼的尺度和面積；還包括基于雷達(dá)數(shù)據(jù)并使用遺傳算法來確定TC中心；也有對含有TC信息的SAR圖像使用標(biāo)記分水嶺算法結(jié)合形態(tài)學(xué)分析來進(jìn)行TC中心定位；此外還有使用數(shù)學(xué)形態(tài)學(xué)方法和骨骼進(jìn)化分離法從C波段SAR數(shù)據(jù)中提取TC中心。

公開號為CN107578441A的發(fā)明專利申請公開了一種TC中心定位的紅外亮溫偏差角梯度分布均勻性方法，首先，從紅外衛(wèi)星云圖中截取感興區(qū)域，并分別進(jìn)行Bezier直方圖分割和K均值聚類分割得到TC主體云系二值圖像和紅外亮溫變化劇烈位置二值圖像。將上述兩幅二值圖像相乘得到TC主體云系紅外亮溫變化劇烈位置的二值圖像。然后，對得到的二值圖像進(jìn)行Hough變換檢測圓以減小TC中心的搜索范圍。最后，以檢測區(qū)域內(nèi)每個像素點(diǎn)為參考中心計(jì)算得到偏差角梯度分布均勻性矩陣，偏差角梯度分布均勻性矩陣中值最大的位置為TC中心位置。

上述申請都沒有利用整幅SAR圖像中的信息進(jìn)行TC中心定位。因此，如何利用整幅SAR圖像中的TC風(fēng)向進(jìn)行TC中心定位，提高TC中心定位的準(zhǔn)確度，是本領(lǐng)域亟待解決的問題。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是針對現(xiàn)有技術(shù)的缺陷，提供了一種利用合成孔徑雷達(dá)(SyntheticAperture Radar，SAR)圖像精準(zhǔn)定位熱帶氣旋(Tropical Cyclone，TC)中心的方法。本發(fā)明利用SAR圖像先是進(jìn)行TC風(fēng)向反演，基于風(fēng)向?qū)崿F(xiàn)TC中心全自動定位，提高了TC中心定位的精度，具有極大的實(shí)用價(jià)值。

為了實(shí)現(xiàn)以上目的，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案：

一種利用合成雷達(dá)圖像精準(zhǔn)定位熱帶氣旋中心的方法，包括步驟：

S1、獲得含有風(fēng)條紋信息的SAR圖像，對所述圖像進(jìn)行輻射校正及幾何校正；

S2、將所述SAR圖像劃分為若干個子圖像并反演每個所述子圖像中的風(fēng)向；

S3、基于所述子圖像中的風(fēng)向?qū)崿F(xiàn)所述SAR圖像中TC的粗定位；