[发明专利]一种SAR图像海洋内波参数提取方法

权利要求书

1.一种SAR图像海洋内波参数提取方法，其特征在于，所述方法包括如下步骤：

S1、局部低秩优化建模，具体包括以下4个步骤：

S1-1、首先利用高斯滤波抑制原始SAR图像中的相干斑和背景杂波：

其中，y₀和g分别为原始观测的SAR图像和高斯卷积核，y为去噪后观测SAR图像；

然后将去噪后观测SAR图像y无重叠分割为若干图像片y_i，并通过计算图像片中梯度指数η_i确定是否存在海洋内波，其中梯度指数η_i定义为：

其中，y_i为第i个图像片，积分域Ω_i表示y_i相应的图像域，i为正整数；

设置阈值η₀，当图像片的梯度指数η_i＞η₀时则认为该图像片y_i中存在海洋内波，否则认为该图像片y_i中不存在海洋内波；只对含有海洋内波的图像片进行特征提取；

S1-2、假设经局部低秩优化后的SAR图像被分割为K个无重叠图像片构造每个图像片x_i的局部低秩优化模型的逼近项：

S1-3、局部低秩优化模型的局部低秩约束项采用图像片x_i的仿射秩表示：

其中表示仅考虑旋转变换的仿射变换，θ_i为旋转变换的旋转角；||·||_*表示核范数；

S1-4、建立局部低秩优化模型：

其中，r₀为秩的阈值，S为含有海洋内波图像片对应的指标集；

S2、对图像片的局部低秩优化模型进行数值求解，输出3个参数：最优旋转角低秩图像片和高辐射分辨率图像片

S3、利用步骤S2的计算结果，对SAR图像海洋内波波长ω进行提取，具体操作包括：

首先对低秩图像片的矩阵按列求和等到一个一维向量g(j)：

其中j表示图像片水平方向的像素点的标号；以j为横坐标，g(j)为纵坐标，可以作出一幅海洋内波波形图像，利用高斯滤波对g(j)进行平滑；

然后记海洋内波波形图像中局部最小值相应的指标为{i₁，i₂，…，i_d}，指标的个数d由海洋内波波形图像决定，则内波波长ω可近似认为是相邻指标间的平均距离：

其中，δ为SAR图像中相邻像素点的实际距离。

2.如权利要求1所述的SAR图像海洋内波参数提取方法，其特征在于，步骤S2中采用交替优化方法求解，包括如下步骤：

S2-1、固定变量u和θ，x的迭代过程求解为：

其中，x^k、θ^k、u^k表示各参数第k次的迭代结果，初始值x⁰＝y，θ⁰的值由图像y决定；k为大于等于0的整数，Δt表示时间步长；μ为非负正则化参数；

S2-2、固定变量x和θ，u的迭代求解过程为：

其中，svd(·)表示矩阵的SVD分解，(U，∑，V)为SVD分解后的三个矩阵，其中∑_ij表示∑的分量；γ为非负正则化参数；

S2-3、固定变量x和u，θ的迭代求解过程为：

S2-4、当||u_k+1-u_k||_*≤ε时，迭代终止，输出3个参数：最优旋转角低秩图像片和高辐射分辨率图像片进入步骤S3；否则继续进行S2-1；其中ε为迭代终止常数。

3.如权利要求1所述的SAR图像海洋内波参数提取方法，其特征在于非负正则化参数μ的取值范围为0～20；γ＝λ/μ，其中λ为非负正则化参数，λ的取值范围为0～20；时间步长Δt的取值范围0～1。

4.如权利要求1所述的SAR图像海洋内波参数提取方法，其特征在于，所述旋转角θ⁰的选取要使得图像旋转后，可以降低图像矩阵的秩。