[发明专利]基于SAR图像的海洋锋尺度特征参数反演方法及系统

说明书

本发明公开了基于SAR图像的海洋锋尺度特征参数反演方法及系统，涉及海洋中尺度现象遥感技术应用领域，包括：采集海洋锋SAR图像，提取海洋锋带域图像，并滤除干扰信息；获取海洋锋锋带二值化图像，海洋锋锋带二值化图像用于提取海洋锋尺度特征参数；根据海洋锋锋带二值化图像，提取海洋锋锋线，以及海洋锋锋带的空间分布图像，获取海洋锋尺度特征参数；本发明利用海洋锋在SAR图像上的亮线或暗线特征，提出的反演方法，有效解决了海洋锋锋带特征在SAR图像上不明显难以直接获得的问题，为全天时、全天候、高分辨SAR图像在海洋锋特征研究中的应用奠定了技术基础。

技术领域

本发明涉及海洋中尺度现象遥感技术应用领域，尤其涉及基于SAR图像的海洋锋尺度特征参数反演方法及系统。

背景技术

海洋锋是特征明显不同的两种或几种水体之间的狭窄过渡带，因此其空间分布具有锋线长度和锋带宽度特征，基于温度、盐度、密度、速度、叶绿素、颜色等环境要素的水平梯度或它们的更高阶微商也表明了这种特征。但随着航天技术的发展，SAR卫星数据资源更加丰富，其全天时、全天候、高分辨的优势在海洋环境研究中发挥了重要作用。由于海洋锋带流场的辐聚辐散和剪切与表面波相互作用，导致锋带的后向散射明显不同于其它地方，在SAR图像上表现为一条亮线或一条暗线，一般采用边缘特征检测技术可以获取海洋锋锋线位置，进而得到海洋锋的长度信息，而锋带宽度特征在图像上不明显或者表现不充分，因此很难直接获得，因此，本发明公开了一种基于多参数阈值的SAR图像海洋锋尺度特征参数反演方法，首先基于海洋锋的SAR图像亮线或暗线特征提取海洋锋锋线位置，获得海洋锋锋线的长度信息，然后通过多参数阈值联调获取海洋锋锋带的空间分布，进而得到海洋锋锋带的宽度信息，最后得到海洋锋的锋线长度和锋带宽度等尺度特征参数。对应区域海面温度分布数据表明该方法能够高精度获取海洋锋尺度特征信息，为海洋SAR图像在海洋锋特征研究中的应用提供了技术基础。

发明内容

为了解决现有技术问题，本发明提供了基于SAR图像的海洋锋尺度特征参数反演方法，其特征在于，包括以下步骤：

采集海洋锋SAR图像，提取海洋锋带域图像，并滤除干扰信息；

获取海洋锋锋带二值化图像，海洋锋锋带二值化图像用于提取海洋锋尺度特征参数；

根据海洋锋锋带二值化图像，提取海洋锋锋线，以及海洋锋锋带的空间分布图像，获取海洋锋尺度特征参数。

优选地，在提取海洋锋带域图像的过程中，根据海洋锋SAR图像的上亮线或暗线特征，提取海洋锋带域图像，通过中值滤波、经验模态分解，消除海洋锋带域图像的斑点噪声、条带噪声以及海浪的高频信息。

优选地，在滤除干扰信息的过程中，中值滤波的表达式为：

g_i,j＝Med_A{f_i,j}＝Med{f_i+r,j+s,(r,s)∈A,(i,j)∈I²}

式中，A为滤波窗口，f_i,j为输入数据，g_i,j为输出数据。

优选地，在滤除干扰信息的过程中，经验模态分解的表达式为：

EMD(I)＝I₁+…+I_k+…+I_n+T

式中，I为原始信号，I_k表示分解出的模态，T为原始信号的变化趋势。

优选地，在获取海洋锋锋带二值化图像的过程中，通过获取海洋锋SAR图像的后向散射系数梯度，获得梯度分布图像；

基于梯度分布图像，通过最大类间方差法，进行图像梯度阈值分割，获取海洋锋锋带二值化图像，其中，疑似锋面信号的像素点值为1，非锋面信号的像素点值为0；