专利名称：基于sar子孔径序列图像的海洋动态信息提取方法
技术领域：
本发明涉及合成孔径雷达(SAR)技术领域，是一种基于SAR子孔径序列图像的海洋动态信息提取方法。
背景技术：
合成孔径雷达(SAR)是20世纪50年代末发展起来的一种主动微波遥感手段， 与其他遥感手段相比，有探测范围大、分辨率高、全天时、全天候、分辨率不随斜距变化等优势，在很多领域都得到了大量成功的应用。尤其在对海洋这样探测范围大、云雾干扰大的区域进行遥感探测时，SAR更是一个不可或缺的重要遥感手段。世界上第一个星载 SAR——SeaSAT就是应用于海洋遥感的，后来陆续发射的多颗SAR卫星，包括ERS-1/2， RADARSAT-1/2, EnviSAT等都有大量成功的海洋遥感应用。我国正在规划的“海洋三号”卫星预计也将装备SAR载荷。海洋场景最大的特点就在于它的复杂的动态特性，它既包含周期小至秒级的小尺度波浪振动，也包括周期长达几十分钟甚至数小时的内波、洋流等等。海洋遥感的一个重要目的就是提取海洋的动态信息。目前的SAR海洋遥感信息处理通常都是基于单幅SAR图像进行人工或机器检测和信息提�。蜗蟮乃稻褪怯谩罢障嗷倍皇怯谩吧阆窕崩椿袢《畔�。基于单幅图像来提取目标动态信息需要对目标特性有很好的先验知识而且提取的动态信息还是比较有限，如测区的海面风速、水下地形环境、海水分层结构等。另一方面，经典的SAR成像理论是要求目标在合成孔径时间内不变的，而海洋很多动态信息的时变周期往往比合成孔径时间还短，目前海洋SAR数据的信号处理方法往往直接套用固定目标的SAR 处理方法，这样很容易丢失一些快变信息。SAR的合成孔径时间取决于方位向天线长度、平台速度和电磁波长，随着SAR分辨率指标的不断提高，合成孔径时间也不断提高，例如目前机载SAR米级分辨率的L波段SAR的合成孔径时间已经长达30秒甚至更长，如果直接采用固定目标的SAR信号处理方法就会丢失时变周期小于30秒的动态信息，这已经不能满足数百米波长的波浪成像的要求了(深水海域500波长波浪振动周期约为18秒)。这也是机载L波段SAR图像虽然额定分辨率可以达到米量级甚至更高，但却往往无法看到百米以内波长波浪的主要原因。因此直接套用陆地目标的SAR信息处理方法来处理海洋动态目标， 会丢失很多海面动态信息。
发明内容
本发明的目的是公开一种基于SAR子孔径序列图像的海洋动态信息提取方法，不用进行复杂的目标特性建模，而准确地提取海面的动态信息。为达到上述目的，本发明的技术解决方案是一种基于SAR子孔径序列图像的海洋动态信息提取方法，其包括步骤(A)对SAR回波数据进行子孔径成像处理，得到子孔径序列图像；(B)对每个子孔径图像进行斑点噪声抑制、特征增强和网格划分后，对每两个相邻子孔径图像进行一次海面动态信息提�。玫矫扛鐾竦奶卣髟硕俣萔x (S，T)，Vy (S，T)； 假设有N个子孔径图像，则有N-I个运动速度提取结果。(C)再对N-I个运动速度提取的结果进行平均，减小误差和噪声，得海洋动态信肩、ο所述的海洋动态信息提取方法，其所述步骤(A)，其处理流程如下1)SAR原始信号经前期处理后，转换到方位向频域；2)对方位向频域进行子孔径分割，得多数个子孔径，为子孔径1、子孔径2……、 子孔径N;3)对步骤2)进行后续SAR成像处理，得多数个子孔径序列图像，为子孔径图像 1、子孔径图像2……、子孔径图像N。所述的海洋动态信息提取方法，其所述每个子孔径图像对应的频宽为
权利要求
1.一种基于SAR子孔径序列图像的海洋动态信息提取方法，其特征在于包括步骤(A)对SAR回波数据进行子孔径成像处理，得到子孔径序列图像；(B)对每个子孔径图像进行斑点噪声抑制、特征增强和网格划分后，对每两个相邻子孔径图像进行一次海面动态信息提取，得到每个网格的特征运动速度Vx (S，T)，Vy(S，Τ)；假设有N个子孔径图像，则有N-I个运动速度提取结果。(C)再对N-I个运动速度提取的结果进行平均，减小误差和噪声，得海洋动态信息。
2.如权利要求1所述的海洋动态信息提取方法，其特征在于所述步骤(A)，其处理流程如下1)SAR原始信号经前期处理后，转换到方位向频域；2)对方位向频域进行子孔径分割，得多数个子孔径，为子孔径1、子孔径2……、子孔径N;3)对步骤幻进行后续SAR成像处理，得多数个子孔径序列图像，为子孔径图像1、子孔径图像2……、子孔径图像N。
3.如权利要求1或2所述的海洋动态信息提取方法，其特征在于所述每个子孔径图像对应的频宽为ΑΙ7 2νAF =-DN其中，ν为雷达飞行速度，D为天线方位向长度，N为子孔径个数。
4.如权利要求2所述的海洋动态信息提取方法，其特征在于所述相邻子孔径图像之间的间隔时间为AT = ^-DvN其中，Rtl为目标在合成孔径时间内的最近斜距，λ为波长。
5.如权利要求1所述的海洋动态信息提取方法，其特征在于所述步骤(B)中，对每个子孔径图像首先采用多视的方法对SAR图像斑点噪声进行抑制，然后根据目标特性进行特征增强，抑制海面背景中的无用信息，其中，特征增强所采用的方法需根据所关注的目标特性进行选择(1)对内波、海浪的线状特征，采用小波域非线性增强、曲波域非线性增强的方法进行特征增强；( 对强点目标舰船，采用灰度非线性增强方法进行强点增强，增强图像中的有用特征，抑制无关信息和噪声；然后对图像进行网格划分。
6.如权利要求5所述的海洋动态信息提取方法，其特征在于所述网格的大小需与关注的目标类型相适合，对于内波的大尺度特征网格为Ikm2左右，对于流场、波浪的中尺度特征网格为0. Olkm2左右，对于舰船小尺度特征网格为IOOm2左右。
7.如权利要求1所述的海洋动态信息提取方法，其特征在于所述步骤(B)中，对每两个相邻子孔径图像进行一次海面动态信息提取，包括(1)对每个网格到相邻子孔径图像中对应位置网格进行特征匹配，由于子孔径图像间隔时间短，图像间特征相关度很高，但位移很�。虼瞬捎闷涤蛳辔幌喙胤ǖ姆椒ń醒窍裨母呔绕揭乒兰疲� 具体计算方法如下首先将两个网格图像进行二维傅里叶变换后进行共轭相乘，并求解缠相位
全文摘要
本发明公开了一种基于SAR子孔径序列图像的海洋动态信息提取方法，涉及SAR技术，包括(A)对SAR回波数据进行子孔径成像处理，得到子孔径序列图像；(B)对每个子孔径图像进行特征提取和网格划分后，对每两个相邻子孔径图像进行一次海面动态信息提�。玫矫扛鐾竦奶卣髟硕俣萔x(S，T)，Vy(S，T)；(C)再对多次提取的结果进行平均，减小误差和噪声，得海洋动态信息。本发明方法，简单、易行，适用范围广，可准确地提取海面的动态信息。
文档编号G01S7/41GK102565772SQ20101059496
公开日2012年7月11日 申请日期2010年12月20日 优先权日2010年12月20日
发明者朱敏慧, 欧阳越, 王小青, 种劲松 申请人:中国科学院电子学研究所
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