[发明专利]一种SAR图像海洋内波参数提取方法

说明书

本发明提供了一种SAR图像海洋内波参数提取方法，所述方法基于局部低秩先验，针对包含海洋内波的图像片构造了局部低秩优化模型，并通过对该模型的交替优化求解，得到最优旋转角低秩图像片和高辐射分辨率图像片从而提取出SAR图像海洋内波波长ω。本发明所构造的局部低秩优化模型，充分利用了SAR图像相干斑的统计特性、海洋内波的局部低秩特性，可以很好地抑制SAR图像相干斑、进行目标结构信息保护与目标散射特性保持，有效实现SAR图像目标识别，在海洋内波对比度较弱、波形损坏的情况下依然能够实现其特征提取，并且模型可稳健的数值求解，便于实现。

技术领域

本发明涉及图像特征提取方法，具体涉及一种SAR图像海洋内波参数提取方法。

背景技术

海洋内波是一种较为普遍存在的海洋现象，其发生机制的复杂性及其时空上的随机性使得内波探测称为海洋领域的前沿性研究课题。合成孔径雷达作为一种高分辨率微波成像雷达，具有全天时、全天候、穿透性等优点，广泛应用于海洋内波遥感观测。借助于气象数据和水文数据，通过对SAR图像中核心参数的提取可实现海洋内波动力参数的计算。受成像条件的影响，海洋SAR图像的相干斑及背景杂波较为严重、图像辐射分辨率较低，造成海洋内波纹理特性的退化，甚至引起亮、暗条纹的丢失或损坏。因此参数提取是SAR图像目标识别的重要环节。

SAR图像海洋内波参数通常指波长。目前SAR图像海洋内波参数提取方法面临如下问题：(1)内波参数提取方法中内波流体动力学模型一般采用经典的KdV方程，该方程不是任何条件下都适用的；(2)同时现有方法中振幅的提取依赖于提取波长的精度，而实际中由于成像条件的影响，很多情况下SAR图像中内波明暗相间的条带特征不明显、噪声干扰严重，甚至出现亮、暗带缺失或畸变等；(3)实测数据是验证提取精度的最好方法，但是很多SAR图像不具有同步现场观测数据，由于现场水文同步测量数据的匮乏，现有方法必须借助于历史水文数据资料，而历史水文数据资料的精确度和时空一致性并不理想。

发明内容

针对现有技术中的上述不足之处，本发明基于SAR图像相干斑的乘性特性，以及海洋内波局部低秩的先验信息，构造SAR图像海洋内波参数提取的优化模型，进而实现SAR图像海洋内波参数提取。

本发明“一种SAR图像海洋内波参数提取方法”，包括如下步骤：

S1、局部低秩优化建模

基于局部低秩先验，SAR图像海洋内波参数提取建模过程具体包括以下4个步骤：

S1-1、检测海洋内波

局部低秩先验对应图像片，故而必须检测含有海洋内波的图像片。首先利用高斯滤波抑制相干斑和背景杂波：

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

将去噪后观测SAR图像y分割为若干个无重叠的图像片y_i(i＝1，2，…)，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。

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。

挑出含有海洋内波的图像片后，对这些含有海洋内波的图像片进行特征提取。

S1-2、构造局部低秩优化模型的逼近项