[发明专利]一种船基雷达水边界自动测量方法

权利要求书

1.一种船基雷达水边界自动测量方法，包括以下步骤：

步骤一、设备安装

将雷达与卫星罗经分别固定安装在船体上，并标定雷达与卫星罗经的相对位姿以及雷达与罗经的钟差，得到雷达与卫星罗经的相对位置和相对方位参数；

步骤二、数据获取

根据雷达的扫描数据实时生成雷达影像，同时将卫星罗经实时获取的定位、定向数据标记到对应的雷达影像中；

步骤三、雷达影像数据预处理，包括以下步骤：

1）基于卫星罗经的定位数据和定向数据，将定位数据转换到统一的直角坐标系；然后根据转换后的定位数据按照时序连线，得到船的航迹；

2）对雷达影像进行图斑分析，搜索面积最大的图斑作为优势图斑；统计优势图斑中各像素到雷达中心的最近距离，并统计优势图斑面积与雷达影像的面积比，剔除优势图斑面积与雷达影像的面积比小于预设比值的雷达影像，同时剔除优势图斑中各像素到雷达中心的最近距离小于预设距离的雷达影像；

3）将雷达影像按等圆心角划分为若干个扇形的辐条影像，根据雷达影像扫描的起止时间，经线性插值得出每个辐条影像的扫描时间，再根据第1）步得到的航迹，计算出每个辐条影像的扫描中心位置和真实方位角；

4）根据每一辐条影像的扫描中心位置和真实方位角，逐像素计算对应的真实坐标，并将每一像素的真实坐标转换到起始扫描时刻雷达中心位置为原点的坐标系中，生成一幅扫描中心位置和方位角统一的新雷达影像；

步骤四、水边界提取，包括以下步骤：

a）将每一幅新雷达影像进行二值化处理得到二值化图像，按统一起始方位和顺序遍历二值化图像中当前像素的8邻域像素，将找到的下一个边界点作为新的起始搜索位置，采用递归算法同步进行边界点检测，最终得到若干条方向一致的闭合边界，并剔除长度小于设定阈值的闭合边界；

b）根据每一幅新雷达影像的起始扫描时刻的雷达扫描中心位置和方位角，计算每一幅新雷达影像按照第a）步中得到的闭合边界的像素点对应的地面坐标，得到矢量化的水边界。

2.根据权利要求1所述的船基雷达水边界自动测量方法，其特征在于：步骤三中，根据邻域像素，采用反距离加权插值法插值出新雷达影像中空白像素的灰度值；具体方法如下：遍历新雷达影像中M中的每个像素，如当前像素为空白像素，记为Q，则沿Q周围的8个方向搜索非空白像素，对每个方向搜索到的有效像素，以它们到Q的距离倒数为权值，对它们的灰度值进行加权平均计算，得到像素Q的灰度值。

3.根据权利要求1所述的船基雷达水边界自动测量方法，其特征在于：步骤四完成后，对断裂水边界进行连接、合并处理，得到完整的水边界，具体方法如下：

（41）取各水边界起点和终点附近预设范围内的若干个节点，组成顶点列表；

（42）对不同水边线的顶点列表进行比对，取两条水边界的顶点之间的最小距离，作为水边界之间的代表距离；

（43）判断该代表距离是否小于设定阈值，如小于阈值，则满足联接条件，将两条水边界合并成一条水边线；

（44）重复步骤（43），直到不满足联接条件。

4.根据权利要求1所述的船基雷达水边界自动测量方法，其特征在于：步骤四中对二值化图像采用数学形态学进行开运算处理，先通过腐蚀操作去除二值化图像中小于预设结构窗口的小物体，然后再采用膨胀操作恢复大于或等于预设结构窗口的大物体的边界。

5.根据权利要求1所述的船基雷达水边界自动测量方法，其特征在于：步骤四中，根据雷达相对于水面的安装高度△h、各闭合边界点与雷达中心点的距离l、卫星罗经的方位角α，得到各闭合边界点与雷达中心点的水平距离d，对闭合边界进行斜距修正，提高闭合边界的定位精度，即

若某闭合边界点的坐标为（X₀，Y₀），则修正后的坐标（Xp，Yp）为：

X_p= X₀+d×cosα

Y_p= X₀+d×sinα。