基于双雷达图像拼接的波高反演技术研究

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1、分类号：密级：UDC：编号：工学硕士学位论文基于双雷达图像拼接的波高反演技术研究硕士研究生：王亚娟指导教师：卢志忠教授学科、专业：控制科学与工程论文主审人：周卫东教授哈尔滨工程大学2018年3月分类号：密级：UDC：编号：工学硕士学位论文基于双雷达图像拼接的波高反演技术研究硕士研究生：王亚娟指导教师：卢志忠学位级别：工学硕士学科、专业：控制科学与工程所在单位：自动化学院论文提交日期：2017年12月论文答辩日期：2018年3月学位授予单位：哈尔滨工程大学ClassifiedIndex:U.D.C:ADissertationfortheDegreeofM.EngRese

2、archonWaveHeightInversionBasedonDualRaderImageMosaicCandidate:WangYajuanSupervisor:Prof.LuZhizhongAcademicDegreeAppliedfor:MasterofEngineeringSpecialty:ControlScienceandEngineeringDateofSubmission:Dec.,2017DateofOralExamination:Mar.,2018University:HarbinEngineeringUniversity哈尔滨工程大学学位论文原

3、创性声明本人郑重声明：本论文的所有工作，是在导师的指导下，由作者本人独立完成的。有关观点、方法、数据和文献的引用已在文中指出，并与参考文献相对应。除文中已注明引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经公开发表的作品成果。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担。作者（签字）：日期：年月日哈尔滨工程大学学位论文授权使用声明本人完全了解学校保护知识产权的有关规定，即研究生在校攻读学位期间论文工作的知识产权属于哈尔滨工程大学。哈尔滨工程大学有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件。本人允许哈尔滨工程

4、大学将论文的部分或全部内容编入有关数据库进行检索，可采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文，可以公布论文的全部内容。同时本人保证毕业后结合学位论文研究课题再撰写的论文一律注明作者第一署名单位为哈尔滨工程大学。涉密学位论文待解密后适用本声明。本论文（□在授予学位后即可□在授予学位12个月后□解密后）由哈尔滨工程大学送交有关部门进行保存、汇编等。作者（签字）：导师（签字）：日期：年月日年月日摘要随着海洋探测技术的飞速发展，利用X波段航海雷达对海浪进行大面积测量以及实时监测是近年来海洋遥感领域的一个研究热点，利用雷达图像反演海浪参数如有效波高、波向、波周期，对港

5、口的安全保障和海上作业都具有十分重要的指导意义。本文以国防科研项目“舰载X波段航海雷达反演海浪技术”为依托，利用大量X波段航海雷达实测数据，对雷达图像进行拼接和反演有效波高进行了研究。海杂波图像中含有噪声的干扰，所以图像预处理是进行图像拼接和反演海浪参数的基础。利用雷达图像的参数进行识别是否有降雨，剔除存在降雨的雷达原始图像；根据海杂波回波信号间的相关性引入一种检测并抑制同频干扰噪声的方法——空间域相关法，能够在滤除同频干扰噪声的同时最大程度地保留雷达图像原始信息；最后剔除含有固定目标物的图像，航向修正与运动补偿。反演海浪参数时，数据分析区域的选择影响波高估测的准确性

6、，如果选择的分析区域内存在盲区或者遮挡区，则需要重新选择分析区域，针对盲区问题本文提出了一种基于双雷达图像的拼接方法。为了解决图像拼接时图像亮度不一致问题，本文的利用多项式最小二乘法和自适应分段最小二乘法拟合径向雷达回波均值与天线距离的关系曲线，设计仿真实验平台，经过实验数据验证表明：本文拼接方法均优于直接拼接方法。雷达图像中的侧风向通常回波强度较小，容易造成过度估计图像阴影区域，导致海浪参数的反演精度下降，Rune采用固定步长对阴影分割的方法会导致阴影比例的计算误差偏大，从而导致估测的波高不准。本文提出了一种基于风夹角特征划分数据分析区域及自适应法划分阴影比例，该算

7、法能够按照阴影区的分布特征，自动将其分成最佳数量的区块并确定最佳分割位置，可以提高阴影比例精度。使用大量的海上和岸基X波段航海雷达图像提取阴影阈值发现：在同一级海况下，阴影阈值不变，但是岸基与海上实验阴影阈值相差比较大。根据风夹角划分数据分析区域及自适应法划分阴影比例，利用史密斯函数计算不同风夹角区域的归一化波陡，根据波陡系数加权平均估测有效波高，最后得到不同风夹角的有效波高关系曲线图。通过对本文算法反演的有效波高和Rune估测的有效波高分别与wavex数据对比发现，本文算法能够提高反演有效波高的精度。关键词：图像拼接；自适应最小二乘法；风夹角；阴影